4.7 Коррозионная диаграмма Эванса

Качественные закономерности процесса коррозии принято рассматривать на поляризационных коррозионных диаграммах Эванса, построенных в координатах потенциал — ток. На рисунке 19 показана коррозионная (поляризационная) диаграмма Эванса.

Рисунок 19 — Коррозионная диаграмма Эванса

На оси абсцисс отложен коррозионный ток J, величина которого пропорциональна скорости коррозии. На верхней части оси ординат отложены отрицательные значения потенциалов электродов. В упрощенном виде поляризационные кривые анода и катода представлены в виде прямых. На графике приняты обозначения: φ_а⁰; φ_к⁰ — начальное положение потенциалов анода и катода при разомкнутом состоянии электродов, т. е. при бесконечно большом омическом сопротивлении цепи микроэлемента и отсутствии тока; S — точка пересечения анодной и катодной поляризационных кривых, соответствующая короткому замыканию анода и катода, без омического сопротивления; α, β — углы наклона кривых, характеризующих поляризационные сопротивления анода и катода; JR — омическое падение потенциала.

Выразим поляризационные сопротивления анода и катода через углы наклона кривых:

Р_а = tgα ; P_k = tgβ

Из графика видно, что начальная разность потенциалов электродов микроэлемента расходуется на поляризационный сдвиг потенциалов анода и катода и на омическое падение потенциала:

φ_{k —}φ_a = JR + JР_a + JP_k

Из этого уравнения выведем значение силы коррозионного тока:

Сила коррозионного тока, а, следовательно, электрохимическая коррозия, тем больше, чем больше начальная разность потенциалов анода и катода микроэлемента и чем меньше омическое сопротивление пары и поляризуемость электродов. При R=0 получим пересечение поляризационных кривых в точке S и, следовательно, максимальный ток в микроэлементе:

Максимальный ток в реальных условиях не может существовать. Внутреннее омическое сопротивление микропары имеет определенное значение за счет сопротивления на границах участков анода и катода, а также за счет сопротивления электролита, омывающего эти участки. На графике точками х и у обозначено падение разности потенциалов за счет указанных сопротивлений. Следовательно, в реальных условиях максимальный коррозионный ток — J'mах.

При изучении диаграммы Эванса может показаться странным, что при падении разности потенциалов растет сила тока, что противоречит закону Ома. Это противоречие отпадает, если учесть, что с ростом силы тока резко падает внутреннее сопротивление микропары, причем уменьшение сопротивления обгоняет понижение разности потенциалов. Причины этого явления еще недостаточно изучены. Равновесные потенциалы электродных реакций и сопротивление цепи, а также поляризуемость электрода зависят в свою очередь от природы, состава и свойств металла и электролита (коррозионной среды), а также от внешних условий, таких как температура, перемешивание раствора и других. Коррозионная диаграмма Эванса широко используется при исследовании коррозионных процессов.