Электрохимическая коррозия металлов

Коррозией металлов называют самопроизвольное разрушение металлов под действием различных окислителей из окружающей среды.

В реальных условиях коррозии обычно подвергаются технические металлы, содержащие примеси других металлов и неметаллических веществ.

Механизм электрохимической коррозии в таких металлах аналогичен механизму процессов, протекающих в короткозамкнутых гальванических элементах, в которых на участках с более отрицательным потенциалом идет процесс окисления (разрушение металлов), а на участках с более положительным потенциалом процесс восстановления окислителя (коррозионной среды).

Наиболее часто встречаются окислители (деполяризаторы):

· ионы водорода (коррозия с водородной деполяризацией)

2Н ⁺ + 2 ē = Н ₂ (в кислой среде),

2Н₂О + 2 ē = Н₂ + 2ОН ^— (в нейтральной и щелочной средах);

· молекулы кислорода

O₂ + 4 ē + 4Н ⁺ = 2Н₂О (в кислой среде);

О₂ +4 ē + 2Н₂О = 4ОН ^— (в щелочной и нейтральной средах).

Методика рассмотрения работы гальванопары при электрохимической коррозии.

· Составляют схему гальванопары:

Ме₁ / среда / Ме₂ .

· Выписывают стандартные потенциалы металлов и окислителей коррозионной среды (табл.П.7), определяют восстановитель (меньший потенциал), окислитель (больший потенциал).

· Записывают уравнения процессов окисления и восстановления и суммарное уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей при гальванокоррозии.

· Указывают направление движения электронов.

Пример 1.Гальванопара алюминий -железо в воде (среда нейтральная). В воде растворен кислород.

· Схема гальванопары Al / H₂O, O₂ / Fe

· Потенциалы = -1,88 B; = -0,46B;

= + 0,814B.

Восстановитель – Al, окислитель - О₂.

· Al(-): 4 Al - 3 ē + 3Н₂О = Al(OH)₃+ 3Н⁺ -процесс окисления;

Fe(+): 3 О₂ + 4 ēē + 2Н₂ О = 4ОН ^— -процесс восстановления

4Al + 3О ₂ + 6Н₂О = 4Al(OH)₃

· Направление движения электронов от участка с меньшим потенциалом к участку с большим потенциалом:

ē

(-) Al/ Fе (+) ē

О₂ , Н₂О

Пример 2. Определить процессы, протекающие при коррозии луженого железа (среда – влажный воздух, содержащий кислород, пары воды и ионы Н⁺ ), если нарушена сплошность покрытия.

· Схема гальванопары:

Fe / Н₂ О, О₂, Н⁺ / Sn

· Потенциалы:= -0,44 B; = -0,136 B;

= + 1,228 B.

Восстановитель – железо, окислитель – кислород.

·Fe(-): 2 Fe - 2ē = Fe ²⁺ – процесс окисления

Sn(+): 1 О₂ + 4 ē + 4Н⁺ =2Н₂О – процесс восстановления

2Fe + О₂ + 4Н⁺ = 2Fe²⁺ + 2Н₂О

2Fe + О₂ + 4НCl = 2FeCl₂ + 2Н₂О

При нарушении целостности покрытия будет разрушаться Fe.

· Электроны движутся от участка с меньшим потенциалом к участку с большим потенциалом:

·

ē

(-) Fe/ Sn (+) ē

О₂ , Н⁺

Пример 3. Рассмотреть коррозию детали из железа и алюминия в щелочной среде (КОН), если растворенный кислород отсутствует.

· Схема гальванопары: Al / КОН/ Fe

· Потенциалы: = -2,36 B; = -0,874 B;

= - 0,827 B. Восстановитель -алюминий, окислитель - вода.

· Al(-): 2 Al - 3ē + 4OH ^— = AlO₂^— + 2H₂O – процесс окисления

Fe(+): 3 2 H₂O + 2 ē = 2 OH ^— + H₂ – процесс восстановления

2 Al + 2 OH ^— + 2H₂O = 2 AlO₂^— + 3 H₂

2 Al + 2 КOH + 2H₂O = 2КAlO₂ + 3 H₂

Разрушается алюминий.

· Направление перемещения электронов в системе:

ē

(-) Al/ Fe (+) ē

H₂O, KOH