На анодных участках : М → Мn+  + nе

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

На анодных участках : М → Мn+  + nе

На катодных участках :   Ox + nе→ Red

Коррозия металла термодинамически возможна при условии, что потенциал окислителя положительнее потенциала металла.

, где

Е^Р_Ox/Red- равновесный потенциал окислителя в данной среде,

Е^Р_Mn+/M - равновесный потенциал металла в данной среде.

 Окислителями при электрохимической коррозии чаще всего являются молекулы кислорода воздуха и ионы водорода из среды. При коррозии с участием кислорода, называемой коррозией с поглощением кислорода, или коррозией с кислородной деполяризацией, на катодных участках протекает процесс:

         O₂ + 4H⁺ + 4  →2H₂O при pH < 7             

         O₂ + 2H₂O + 4  → 4OH^- при pH ³ 7.

Равновесный потенциал окислителя О₂ при 298К описывается уравнением:

 = 1,227 + 0,0147 lg – 0,059рН.

При коррозии с участием ионов водорода, называемой коррозией с выделением водорода или коррозией с водородной деполяризацией на катодных участках протекает процесс:

         2H⁺ + 2  → H₂            при pH < 7

         2H₂O + 2  → H₂ + 2OH^– при pH ³ 7.

Равновесный потенциал системы Н⁺/Н₂ при 298К описывается уравнением:

= – 0,059рН - 0,0295 lg

Графически зависимость потенциалов водородного и кислородного электродов от рН приведена на рисунке 1.

                                       Рисунок 1.

Разные металлы корродируют по-разному, в зависимости от их стандартного потенциала и рН среды:

а) если потенциал металла положительнее потенциала кислородного электрода в данной среде (область 3 рис.1), то коррозия металла невозможна. Например, золото, платина не могут корродировать ни с поглощением О₂ , ни с выделением Н₂, так как Е_ок < ;

б) если потенциал металла положительнее потенциала водородного электрода и отрицательнее потенциала кислородного электрода в данной среде (область 2), то коррозия возможна с поглощением кислорода и невозможна с выделением водорода, например:

      и    ;

 в) если потенциал металла отрицательнее потенциала водородного электрода, то возможна коррозия как с поглощением кислорода, так и с выделением водорода (область 1). Например, щелочные, щелочно-земельные металлы, магний, алюминий, цинк и др.

Сравнение равновесных потенциалов окислителя и восстановителя позволяет установить возможность коррозионного процесса, но не дает информации о его скорости. Скорость коррозии можно характеризовать плотностью коррозионного тока i_кор .

Рисунок 2. Коррозионная диаграмма для коррозии с поглощением кислорода

Если скорость коррозии определяется  лимитирующей стадией катодного восстановления кислорода, то она ограничена скоростью диффузии растворенного кислорода к поверхности металла (рис.2)., при этом коррозионный ток i_кор равен предельной плотности тока i_dО2 восстановления кислорода:

i_d = ,       где

- коэффициент диффузии кислорода;  - концентрация кислорода в растворе; d -

толщина диффузионного слоя. i_кор возрастает при перемешивании раствора и увеличении концентрации растворенного кислорода и имеет экстремальную зависимость от температуры.

Если лимитирующей катодной стадией коррозии является выделение водорода (рис.3), то скорость коррозии определяется скоростью восстановления водорода. На рис.3  i_кор зависит вравной мере от катодного и анодного процессов и возрастает с увеличением температуры и концентрации ионов водорода. При работе микрогальванических коррозионных элементов потенциал анодного процесса смещается в более положительную сторону, а катодного  - в более отрицательную (как в гальваническом элементе). При некотором токе i_кор кривые пересекаются. При этом на поверхности металла устанавливается стационарный потенциал Е_с, или потенциал коррозии Е_кор. (Ток анодного растворения металла равен току катодного восстановления окислителя. Омическое падение потенциала практически равно нулю, так как анодные и катодные участки непосредственно контактируют друг с другом.).

На скорость коррозии влияет также природа материала катодных участков. Такие примеси, как платина, кобальт, никель, палладий, катализируют выделение водорода, поэтому скорость катодного процесса на них будет выше, а поляризация меньше, чем на чистом М (i’ – на рис.3). Другие металлы( например, ртуть, свинец, кадмий), напротив,  увеличивают перенапряжение водорода (поляризация катодной кривой увеличится i” – на рис.3).

Рисунок 3. Коррозионная диаграмма для коррозии с выделением водорода.

Скорость коррозии может лимитироваться и анодной реакцией, например, при коррозии металлов, способных переходить в пассивное состояние (хром, никель, алюминий, железо и другие) после контакта с окислителем. Пассивность металла – это состояние повышенной коррозионной стойкости, вызванное торможением анодной реакции в результате образования на поверхности металла оксидных, гидроксидных или иных защитных слоёв. Так, например, железо и стали пассивируют в основных средах при рН 9-12 в присутствии растворенного кислорода. Также железо переходит в пассивное состояние в концентрированных кислотах H₂SO₄ и HNO₃.Однако наличие ионов Cl^- препятствует образованию пассивных пленок на железе и многих других металлах, ионы Cl^- являются активаторами коррозии.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности