Напишем:


✔ Реферат от 200 руб.
✔ Контрольную от 200 руб.
✔ Курсовую от 500 руб.
✔ Решим задачу от 20 руб.
✔ Дипломную работу от 3000 руб.
✔ Другие виды работ по договоренности.

Узнать стоимость!

Не интересно!

 

 

 

Коррозия металлов. Защита металлов от коррозии

Коррозия - это самопроизвольный процесс разрушения металлов под влиянием внешней среды.

Причиной коррозии является более низкая термодинамическая стабильность металлов, чем их соединений (оксидов, гид-роксидов, солей). Как и все самопроизвольные процессы, коррозия протекает с уменьшением энергии Гиббса системы. Химическая энергия реакции коррозийного разрушения металлов выделяется в виде теплоты и бесполезно рассеивается в пространстве.

По механизму протекания коррозийного процесса различают химическую коррозию и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия характерна для сред, не проводящих электрический ток. По условиям протекания коррозийного процесса различают:

а)         газовую коррозию - в газах, парах без конденсации влаги
на поверхности металла (обычно при высоких температурах);

б)        жидкостную коррозию - в растворах неэлектролитов (аг
рессивных органических жидкостях).

Разрушение металлов при соприкосновении с электролитом с возникновением в системе электрического тока называется электрохимической коррозией.

Электрохимическая коррозия в основном характерна для сред, имеющих ионную проводимость:

а) в водных растворах солей, кислот, щелочей, морской воде;

б) в атмосфере любого влажного газа;

в) в почве.

Радиоэлектронная аппаратура чаще всего подвержена воздействию атмосферы, содержащей влагу, следовательно, электрохимической коррозии. Роль электролита в таких условиях играет водная пленка на поверхности металла, в которой часто растворены электропроводящие примеси.

Как и в гальванических элементах, при электрохимической коррозии процесс взаимодействия металла с окислителем (кислород атмосферы, ионы Н+, Fe3+, NО2-, NO3-) включает анодное растворение металла, катодное восстановление окислителя, движение электронов в металле и ионов в растворе.

При контакте металла с другим менее активным металлом в кислой среде, например, железа с медью в соляной кислоте, возникает гальванический элемент:

(-) Fe | HCl | Сu (+).

Железо окисляется, отдавая электроны атомам меди, а на атомах меди восстанавливаются ионы водорода:

K:Fe - 2e = Fe2+,

A: 2Н+ + 2е = Н2.

2Н3О+ + 2е = Н2 + Н2О.

Затем ионы ОН- соединяются с перешедшими в раствор ионами Fe2+:

Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2,

4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3.

Гидроксид железа (III) частично отщепляет воду и образует соединение, отвечающее по составу бурой ржавчине.

При соприкосновении металла с электролитом на его поверхности возникает множество микрогальванических элементов. Причиной их образования является наличие примесей у металлов и пленок на поверхности, неоднородность по химическому и фазовому составу сплавов. В таких микрогальванопа-рах анодами являются частицы металла, а катодами - загрязнения, примеси и вообще металлы, имеющие положительный потенциал.

В микрогальваническом элементе на аноде протекает процесс окисления металлов, а на катоде может наблюдаться ионизация кислорода или восстановление водорода.

Если коррозия протекает в кислой среде, то на катоде вос станавливается водород. Этот процесс называется коррозией с водородной деполяризацией. В наиболее простом случае она может быть представлена уравнениями:

A: Me - 2е = Ме2+,

К: 2H+ + 2е = Н2.

2Н3О+ + 2е = Н2 + Н2О.

Если окислителем является кислород, то коррозия протекает с поглощением кислорода или с кислородной деполяризацией и выражается уравнением:

A: Me - 2е = Me2+,

К: О2 + 2Н2О + 4е = 4ОН- при рН > 7 или О2 + 4H+ + 4е = 2Н2О при рН < 7.

Коррозия как самостоятельный процесс протекает, если энергия Гиббса реакции AG имеет отрицательное значение. А так как «свободная» энергия реакции непосредственно связана с ЭДС элемента зависимостью:

,                                                                                        (7.10)

то возможность протекания коррозии можно установить по знаку ЭДС элемента.

Коррозия возможна, если Е > 0. А так как ЭДС определяется как разность потенциалов окислителя и восстановителя (формула (7.3)), то это возможно, когда jk > ja.

На скорость и характер коррозийных процессов оказывает влияние как природа металла, так и характер коррозийной среды.

Окислители играют двойную роль в коррозийных процессах. С одной стороны, они могут восстанавливаться и этим ускорять коррозию металлов, а с другой стороны - вызывать пассивирование металлов с образованием оксидных или других защитных слоев, которые тормозят процесс коррозии.

Выбор способов защиты от коррозии определяется характером коррозии и условиями ее протекания. Все методы защиты делятся на группы:

1) изменение природы металла (легирование);

2) защитные покрытия;

3) электрохимическая защита;

4) изменение свойств коррозийной среды.

Способы защиты металлов от коррозии. Легирование - эффективный метод повышения коррозийной стойкости металлов. При легировании вводят компоненты, вызывающие наряду с пассивированием металла, повышение его жаростойкости и жаропрочности. Это такие добавки, как хром, никель, вольфрам и т. п.

Защитные покрытия бывают металлические и неметаллические. Металлические покрытия, в свою очередь, разделяются на анодные (металл-покрытие более активен, чем защищаемый) и катодные (металл-покрытие менее активен, чем защищаемый).

Более эффективными являются анодные покрытия, так как при нарушении их целостности будет корродировать покрытие, а не защищаемый металл. Например, для железа анодным покрытием будут Zn, Сr и др. Примером катодного покрытия могут служить Sn, Ag, Ni.

Лакокрасочные покрытия, эмали относятся к неметаллическим покрытиям. Они должны быть стойкими к высоким температурам, кислотам, щелочам, бензину и другим агрессивным факторам.

К электрохимическому способу защиты металлов от коррозии относят протекторную и катодную защиту.

Протекторная защита наиболее часто используется для предохранения конструкций (подземных трубопроводов, кабелей, корпусов судов), находящихся в среде электролита (морской воде, почве). Электрохимическая защита осуществляется присоединением к защищаемой конструкции металла с более отрицательным значением электродного потенциала, который, выполняя роль анода, разрушается.

Сущность катодной защиты заключается в том, что защищаемые изделия подключают к отрицательному полюсу внешнего источника тока. В электродной среде изделие становится катодом, что и предотвращает его разрушение, а анодом служит вспомогательный электрод.

Изменение свойств коррозийной среды. Снизить агрессивность коррозийной среды можно дезаэрацией (удалением) кислорода, изменением рН среды, введением ингибиторов. Ингибиторы, адсорбируясь на коррозийной поверхности, тормозят процессы, тем самым уменьшая скорость коррозии.

Предыдущие материалы: Следующие материалы: