14.2.3. Коррозия технических металлов

В отличие от чистых металлов, технические металлы содержат как более электроположительные, так и более электроотрицательные примеси. Поэтому поверхность твердого металла в агрессивной среде не является эквипотенциальной. Для более наглядного представления процесса коррозии технических металлов рассмотрим контактирующий с электролитом небольшой участок основного металла, включающий электроположительную примесь (рис. 14.6). Этот участок поверхности может быть представлен как короткозамкнутая электрохимическая система (локальный элемент).

Цинковый и медный электроды здесь соединены через переменное сопротивление R электролита. Когда R → ∞, i → 0 и цинк и медь находятся при своих потенциалах (рис. 14.7). Уменьшение R вызовет появление тока в цепи, в результате чего потенциал цинка сместится в положительную сторону, а потенциал меди — в отрицательную. При сопротивлении внешней цепи, близком к нулю, потенциалы цинка и меди будут близки друг к другу, и в цепи потечет наибольший ток.

Рассмотрим, какие электрохимические реакции будут протекать на электродах при их контакте. На рис. 14.8, a

Рис. 14.6. Схема коррозии металла, содержащего электроположительную примесь.

Рис. 14.7. Зависимость потенциалов электродов от плотности тока в короткозамкнутой системе Zn — Сu.

1 — анодная поляризационная кривая растворения цинка; 2 — катодная поляризационная кривая выделения водорода на меди.

изображены поляризационные кривые для чистого цинка, а на рис. 14.8, б — для меди, когда контакта между металлами нет (R = ∞). В связи с достаточно высоким положительным потенциалом медного электрода водород на меди не выделяется. Приведем электроды в контакт, в цепи между металлами возникнет ток и начнется выделение водорода на меди. При контакте потенциал цинка сместится в положительную сторону от до настолько, чтобы скорость растворения цинка была равна скорости выделения водорода на цинке и меди:

Скорость выделения водорода на цинке уменьшится, поскольку водород будет выделяться на меди. Так как количество выделяющегося водорода на меди и цинке должно в стационарном состоянии соответствовать количеству растворяющегося цинка, то между цинком и медью будет протекать локальный ток, равный разности тока растворения цинка и выделения водорода на цинке:

Схематично это изображено на рис. 14.8, в.

Поверхность технического металла состоит из большого числа микрогальванических элементов, которые вызывают усиленную коррозию основного металла. Теория локальных токов, предложенная Де ля Ривом, была первой теорией, объясняющей электрохимическую коррозию технических металлов. Эта теория не могла объяснить коррозионное поведение совершенно чистых металлов.

Рис. 14.8. Расположение поляризационных кривых при коррозии цинка (а), меди (б) и цинка с включениями меди (в) в слабокислом растворе.

Рис. 14.9. Влияние расположения поляризационных кривых на скорость коррозии в зависимости от природы металла:

1, 1’ — анодные поляризационные кривые растворения металлов (кривая 1’ соответствует более благородному металлу); 2 — катодная поляризационная кривая восстановления окислителя.