2.8 Коррозия цинка и кадмия
Стандартный электродный потенциал цинка 0Zn2+/Zn =-0,76 B и кадмия 0Cd2+/Cd =-0,4 B. В 3 %-ном растворе NaCl стационарные потенциалы Zn и Cd соответственно равны: Zn =-0,83 и Cd =-0,52 В. Поэтому Zn и Cd могут корродировать и с водородной, и с кислородной деполяризацией.
В кислых средах цинк и кадмий корродируют с водородной деполяризацией. Примеси с низким перенапряжением водорода, например Fe, Cu и др., ускоряют коррозию цинка в растворе кислоты. Цинк высокой чистоты в неокислительных кислотах корродирует медленно.
В нейтральных растворах и под тонкой плёнкой влаги (атмосферная коррозия) цинк и кадмий корродируют с кислородной деполяризацией. При этом на поверхности металлов образуются защитные плёнки гидроксида Zn и Cd. Следует иметь в виду, что гидроксид цинка обладает амфотерными свойствами и растворяется в кислых и щелочных растворах, а для гидроксида кадмия характерны только основные свойства. Поэтому при повышении рН скорость коррозии Zn сначала понижается, а затем повышается. В щелочных растворах Zn корродирует с водородной деполяризацией:
анодный процесс
;
катодный процесс
;
....................................................................................
суммарная реакция
.
В отличие от цинка скорость коррозии кадмия с увеличением рН понижается.
На скорость коррозии Zn в нейтральной среде большое влияние оказывает температура. При повышении её до 50 °С скорость коррозии в дистиллированной воде мало изменяется. Дальнейшее повышение температуры приводит к увеличению скорости коррозии, и она достигает максимального значения около 70 °С, а затем понижается. Это связано с тем, что при температурах до 50 °С и выше 95 °С на Zn образуется плёнка с высокими защитными свойствами, а в интервале температур 50─95 °С плёнка продуктов коррозии зернистая с низкими защитными свойствами.
Электродный потенциал Zn при повышенных температурах становится более положительным, чем у железа. Поэтому в паре Fe─Zn при этих условиях цинк является катодом и коррозия Fe усиливается.
На скорость коррозии Zn и Cd в атмосферных условиях большое влияние оказывают относительная влажность, время воздействия плёнки, влаги на металл и состав атмосферы. Скорость коррозии Zn в зависимости от атмосферной среды (сельская или городская) изменяется от 2 до 11 мм/год.
В атмосфере, загрязненной оксидом серы (IV), а также в раст-ворах, содержащих хлориды, коррозия Zn значительно усиливается. В условиях повышенной относительной влажности и температуры (тропические условия) Zn сильно корродирует из-за образования на его поверхности рыхлых продуктов коррозии. Кадмий в тропических условиях и в растворах, содержащих хлориды, довольно устойчив.
Для повышения коррозионной стойкости Zn и Cd наиболее широко применяют хроматирование.
2.9 Коррозия свинца
Стандартные электродные потенциалы свинца в водных растворах имеют величину 0Pb2+/Pb =-0,13 B, 0Pb4+/Pb =+1,69 B. Поэтому свинец может корродировать с водородной и с кислородной деполяризацией.
На воздухе Pb корродирует с кислородной деполяризацией и быстро покрывается тонким слоем оксида, защищающего его от дальнейшего разрушения. Вода со свинцом не взаимодействует, но в присутствии кислорода воздуха постепенно разрушает его с образованием гидроксида свинца (II)
.
Разбавленные соляная и серная кислоты почти не действуют на Pb. Это связано с образованием на его поверхности прочных, малорастворимых плёнок хлорида и сульфата. В концентрированной серной кислоте, особенно при нагревании, свинец интенсивно растворяется с водородной деполяризацией с образованием растворимой кислой соли Pb(HSO4)2.
В азотной кислоте Pb корродирует с деполяризацией азотом, причем в кислоте с невысокой концентрацией сильнее, чем в концентрированной
3Pb + 8HNO3 = Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O.
Это объясняется тем, что растворимость продукта коррозии ─ нитрата свинца ─ падает с увеличением концентрации кислоты. Сравнительно легко Pb растворяется в уксусной кислоте, содержащей растворенный кислород.
В щелочах Pb также корродирует с водородной деполяризацией, хотя и с небольшой скоростью; более интенсивно коррозия идет в горячих разбавленных растворах. В результате образуются гидроксоплюмбаты, например,
.
Все растворимые соединения свинца ядовиты.
Из сплавов свинца наиболее важными являются системы Pb─Sn. Например, типографские (62─84 % Pb, 4─8 % Sn, 10─25 % Sb, 2─4 % As), подшипниковые (60─80 % Pb, или Sn с добавками Sb и Cu), легкоплавкие припои (60─80 % Pb, 17─40 % Sn, до 2,5 % Sb или 50─ 9 % Sn, остальное Pb).