4.1 Химическая коррозия

Химическая коррозия - это окисление металла в результате непосредственного химического взаимодействия с окружающей средой (которая называется агрессивной) без возникновения в системе электрического тока:

1. Газовая - окисление металла кислородом воздуха, сернистым газом, сероводородом, оксидом углерода (II), продуктами сгорания топлива при высокой температуре;

2. Жидкостная - коррозия металлов в жидкой среде, не проводящей электрический ток (нефть, бензин, керосин, смазочные масла), например, разрушение цилиндра двигателя внутреннего сгорания в жидком топливе (в жидком топливе содержатся примеси серы и ее соединения, которые превращаются в SO₂, SO₃);

3. Металлы могут корродировать и в результате взаимодействия с твердыми веществами, например, при взаимодействии железа с хлорной или гашеной известью.

Однако наличие даже небольшого количества влаги может сообщить коррозии электрохимический характер.

4.2 Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия - это разрушение металла в среде электролита с возникновением в системе электрического тока. Окисление металла и восстановление окислителя происходят без их непосредственного контакта на разных участках (катод и анод) поверхности металла (как в гальваническом элементе).

Причиной электрохимической коррозии может быть наличие в металлах примесей, дефектов кристаллической структуры, контакт с другими металлами, в результате чего на различных участках металла возникает разность потенциалов и поэтому и при соприкосновении с раствором электролита образуется непрерывно работающий гальванический элемент, в котором более активный металл разрушается. Таким образом, электрохимическая коррозия может рассматриваться как совокупность работы множества короткозамкнутых микрогальванических элементов.

Среда, в которой протекает электрохимическая коррозия:

1. Электролиты: растворы и расплавы солей, оснований, кислот;

2. Морская и речная вода;

3. В атмосфере любого влажного газа, где окислителем является кислород воздуха при нормальной температуре;

4. Почва;

5. Коррозия блуждающими токами.

МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ:

M₁ | среда | M₂

1. Анодный процесс окисления металла: M⁰ - n e => Mⁿ⁺ (анодом является металл или участок металла с меньшим значением электродного потенциала);

2. Перенос электронов от анода к катоду (катодом является металл или участок металла с большим значением электродного потенциала), в результате чего катод поляризуется (заряжается отрицательно);

3. Катодный процесс восстановления окислителя из окружающей среды: Ox + n e => Red. Окислитель (Ox), связывая электроны деполяризует катодный участок (снимает отрицательный заряд), поэтому окислители в электрохимической коррозии, называются деполяризаторами. В зависимости от характера среды деполяризаторами могут быть H⁺ или O_2. В связи с чем различают:

1. Коррозия с водородной деполяризацией протекает в кислой среде (рН < 7): 2 H⁺ + 2 e => H₂⁰.

2. Коррозия с кислородной деполяризацией протекает в нейтральной (рН = 7) или щелочной среде (рН > 7):

O₂ + 2 H₂O + 4 e => 4 OH ^(-).

ПРИМЕР 4.1 Коррозия сплава железа и меди в кислой среде.

Стандартный электродный потенциал железа ( - 0.44 вольта) меньше стандартного электродного потенциала меди (+ 0.34 вольта), следовательно в данной гальванопаре железо является анодом, а медь - катодом, а т.к. среда кислая (HCl, pH < 7) идет коррозия с водородной деполяризаций: 2 H⁺ + 2 e => H₂⁰.

ПРИМЕР 4.2 Коррозия железа во влажном воздухе (атмосферная коррозия).

ПРИМЕР 4.3 Коррозия сплава железа и меди в морской воде.

А (-) Fe | NaCl | Сu (+) К(-) Fe - 2 e => Fe²⁺

K (+) O₂ + 2 H₂O + 4 e => 4 OH ^(-)

ПРИМЕР 4. Коррозия сплава железа и меди в щелочной среде.

А (-) Fe | NaОН | Сu (+) К(-) Fe - 2 e => Fe²⁺

K (+) O₂ + 2 H₂O + 4 e => 4 OH ^(-)