8 Электрохимическая коррозия металлов и меры защиты от неё.

Электрохимическая коррозия.

Коррозией металлов называется процесс самопроизвольного разрушения металлов под действием окружающей среды.

Различают химическую коррозию - разрушение металлической поверх­ности под действием сухих газов или жидкостей (неэлектролитов) и электро­химическую коррозию - разрушение металла под действием электролита внешней среды, сопровождающееся возникновением слабого тока. В основе электрохимической коррозии металлов лежит принцип действия непрерывно работающего гальванического элемента.

Взаимодействие химически чистого металла с водой или разбавленной кислотой (кроме самых активных металлов) приводит лишь к образованию двойного электрического слоя и возникновению разности потенциалов в мес­те контакта, которая препятствует дальнейшему протеканию окислительно- восстановительного процесса. Но при соприкосновении двух металлов раз­личной активности (при соединении металлов проводником или при контакте примесей в составе сплавов) в среде электролита образуется гальванический элемент, развивается окислительно-восстановительный процесс, протекаю­щий в направлении растворения более активного металла.

Анодом такого микрогальванического элемента всегда является более ак­тивный металл, катодом - менее активный металл. Металл анода всегда под­вергается окислению (растворению), тогда как на катоде возможны два ос­новных восстановительных процесса:

а) восстановление ионов Н* (коррозия в кислой среде);

б) восстановление кислорода в воде (атмосферная коррозия).

Меры защиты металлов от коррозии.

В соответствии с рассмотренными ранее механизмами коррозию метал­лов можно затормозить изменением потенциала металла, пассивацией метал­ла, снижением концентрации окислителя, изоляцией поверхности металла от окислителя, изменением состава металла и др. При разработке методов защи­ты от коррозии используют указанные способы снижения скорости коррозии, которые меняются в зависимости от характера коррозии и условий ее проте­кания. Выбор способа определяется его эффективностью, а также экономиче­ской целесообразностью. Все методы защиты условно делятся на следующие группы: а) легирование металлов; б) защитные покрытия (металлические и неметаллические); в) электрохимическая защита; г) изменение свойств кор­розионной среды; д) рациональное конструирование изделий.

Легирование металлов. Это эффективный (хотя и дорогой) метод повы­шения коррозионной стойкости металлов. При легировании в состав сплава вводят компоненты, вызывающие пассивность металла. В качестве таких компонентов применяют хром, никель, вольфрам и другие.

Металлические покрытия. Материалами для металлических защитных покрытий могут быть как чистые металлы (цинк, кадмий, алюминий, никель, медь, хром, серебро и др.), так и их сплавы ( бронза, латунь и др.). По харак­теру поведения металлических покрытий при коррозии их можно разделить на анодные и катодные. К катодным покрытиям относятся покрытия, потен­циалы которых в данной среде имеют более положительное значение, чем потенциалы основного металла. В качестве примеров катодных покрытий на стали можно привести Сu, Ni, Ag. При повреждении покрытия (или наличия пор) возникает коррозионный элемент, в котором основной материал в поре служит анодом и растворяется, а материал покрытия - катодом, на котором выделяется водород или поглощается кислород.

Металлизация - способ получения металлических покрытий на различ­ных сооружениях (мосты, детали судов, большие баки и т.д.); при этом спо­собе расплавленный металл с помощью струи сжатого воздуха наносится на защищаемую поверхность. Этим методом можно получать слои почти любой толщины и с хорошим сцеплением с основным металлом.

Неметаллические защитные покрытия. Они могут быть как неорганиче­скими, так и органическими. Защитное действие этих покрытий сводится в основном к изоляции металла от окружающей среды. В качестве неорганиче­ских покрытий применяют неорганические эмали, оксиды металлов, соеди­нения хрома, фосфора и др. К органическим относятся лакокрасочные по­крытия, покрытия смолами, пластмассами, полимерными пленками, резиной.

Электрохимическая защита. Этот метод защиты основан на торможении анодных или катодных реакций коррозионного процесса.

Электрохимическая защита осуществляется присоединением к защищаемой конструкции металла с более отрицательным значением электродного потенциала - протектора, а также катодной (катодная защита) или анодной (анодная зашита) поляризацией за счёт извне приложенного тока. Наиболее применима электрохимическая защита в коррозионных средах с хорошей ионной электрической проводимостью.

Изменение свойств коррозионной среды. Для снижения агрессивности среды уменьшают концентрацию компонентов, опасных в коррозионном от­ношении. Например, в нейтральных средах коррозия обычно протекает с по­глощением кислорода. Его удаляют деаэрацией (например, кипячением) или восстанавливают с помощью соответствующих восстановителей (сульфиты, гидразин и т.п.). Например, 0₂ + N₂H₄ = N₂ + 2Н₂0.

Агрессивность среды может уменьшаться также при снижении концентрации ионов водорода, т.е. повышении рН (подщелачивании). Для защиты от кор­розии широко применяют ингибиторы.

Ингибитором называется вещество, при добавлении которого в среду, где находится металл, значительно уменьшается скорость коррозии металла.

Рациональное конструирование изделий должно исключать наличие или сокращать число и размеры особо опасных, с точки зрения коррозии, участков в изделиях или конструкциях (сварных швов, узких щелей, контак­тов разнородных по электродным потенциалам металлов и др.), а также предусматривать специальную защиту металла этих участков от коррозии.