Коррозия металлов и способы защиты от нее №13

Коррозией называется разрушение металлов под действием окружающей среды.

Коррозия процесс самопроизвольный и не может быть полностью предотвращен, однако существует ряд методов, которые позволяют ее замедлить.

Механизм коррозии

Коррозия металлов всегда представляет собой процесс окисления:

Ме – zе = Ме^z+

По своему механизму коррозия может быть химической и электрохимической.

Химическая коррозия – разрушение металла в результате химического взаимодействия с окружающей средой.

При накаливании стальных изделий на воздухе их поверхность покрывается темным слоем окалины, представляющие собой оксиды железа, например:

4Fe + 3O₂ = 2Fe₂O₃

Предметы из меди и ее сплавов при длительном хранении покрываются зеленым налетом основной соли

2Cu +O₂ +H₂O + CO₂ = (CuOH)₂CO₂

Серебряные изделия чернеют в присутствии сернистых соединений вследствие образования сульфида серебра Aq₂S. Однако, химическая коррозия встречается сравнительно редко. Обычно процесс коррозии связан с электрохимическими процессами.

Электрохимическая коррозия – разрушение металла под действием окружающей среды в результате возникновения гальванических пар.

При электрохимической коррозии всегда разрушается более активный металл.

Например, медная и цинковая пластинки помещены в раствор серной кислоты. Коррозии будет подвергаться цинк:

Zn – 2e = Zn²⁺

На положительном электроде (катоде) должен протекать процесс восстановления. В растворе кислоты в большом количестве присутствуют ионы Н⁺, которые будут восстанавливаться на медной пластине:

Н⁺ + 2е = Н₂

Следовательно,

при электрохимической коррозии в кислой среде на поверхности менее активного металла выделяется водород.

Теперь предположим, что медная и цинковая пластинки помещены в раствор хлорида натрия (или морской воды). Очевидно, и в этом случае коррозии будет подвергаться цинк, а на медной пластине водород выделяться не будет, т.к. в нейтральном растворе концентрация ионов водорода мала. В этом случае в роли окислителя выступает кислород, растворимый в воде:

О₂ + Н₂О + 4е = 4ОН^-

Таким образом, вблизи медной пластинки будет происходить подщелачивание раствора. Ионы цинка, образующиеся в результате коррозии цинка, образуют с ОН^- гидроксид цинка:

Zn²⁺ + 2ОН^- = Zn(ОН)₂

Итак, при электрохимической коррозии в нейтральной среде на менее активном металле происходит восстановление молекулярного кислорода с образованием гидроксид – ионов.

Наиболее распространенный коррозионный процесс – ржавление железа. Железо довольно активный металл и по отношению ко многим примесям (олово, свинец, никель, медь и др.) выступает в роли анода.

Электродные реакции, происходящие при коррозии железа в нейтральных средах:

(анод) Fe – 2e = Fe²⁺

(катод) O₂ + 2H₂O + 4e = Fe(OH)₂

Fe²⁺ + 2OH^- = Fe (OH)₂

В дальнейшем происходит окисление Fe²⁺ до Fe³⁺ атмосферным кислородом. Окончательным продуктом является гидратированный оксид железа (III) - ржавчина - Fe (OH)₃.

Исследование указанных процессов, что скорость ржавления железа определяется главным образом, концентрацией кислорода, рН среды, ее кислотностью. Электрохимическая коррозия может быть также следствием механической неоднородности металла, т.е. неоднородностью внутренних напряжений и механических нагрузок.