Классификация коррозийных процессов. Гомогенные и гетерогенные пути электрохимической коррозии. Показатель ее скорости. Причины анодного растворения металлов. Термодинамические возможности кислородной деполяризации. Перенапряжение ионизации кислорода.
Аннотация к работе
Термин коррозия происходит от латинского "corrosio", что означает разъедать, разрушать. Среда в которой металл подвергается коррозии (коррозирует) называется коррозионной или агрессивной средой. В случае с металлами, говоря об их коррозии, имеют ввиду нежелательный процесс взаимодействия металла со средой. Физико-химическая сущность изменений, которые претерпевает металл при коррозии является окисление металла. Это приводит к тому, что металл находящийся в контакте с коррозионно-активной средой стремится перейти в энергетически выгодное состояние с меньшим запасом энергии.Для установления скорости коррозии металла в данной среде обычно ведут наблюдения за изменением во времени какой-либо характеристики, объективно отражающей изменение свойства металла. 1) Показатель изменения массы - изменение массы образца в результате коррозии отнесенный к единице поверхности металла S и к единице времени (например, г/м ч) в зависимости от условий коррозии различают: а) отрицательный показатель изменения массы Если состав продуктов коррозии известен, то можно сделать пересчет от К к К и наоборот К - объем поглощенного или выделившегося в процессе газа V отнесенный к единице поверхности металла и единице времени (например, см/см ч). Применительно к электрохимической коррозии когда процесс катодной деполяризации осуществляется за счет разряда ионов водорода, например, по схеме 2Н 2е = Н, или ионизация молекул кислорода О 4е 2НО = ЧОН; вводятся соответственно кислородный (К ) и водородный (К ) показатель соответственно.В обычных атмосферных условиях и в земле металлы коррозируют также по электрохимическому механизму , т.к. на их поверхности имеются капли влаги с растворенными компонентами воздуха и земли. Учение о электрохимической коррозии ставит главный вопрос - вопрос о скорости коррозии и тех факторов, которые влияют на нее. С электрохимической точки зрения коррозия металла это не просто процесс окисления металла, т.к. этот переход должен сопровождаться сопряженно идущим восстановительным процессом. Ионизация и процесс ассимиляции электронов каким либо элементом среды (обычно Н ионы или О )представляет собой В отличии химического, электрохимические процессы контролируются (зависят) не только от концентрации реагирующих веществ, но и, главным образом, зависят от потенциала поверхности металла. Возникновение межфазового скачка потенциала можно объяснить следующими основными причинами; но рассмотрим только те, которые приводят к коррозии металлов, а точнее переход катионов металла из электролита на металл (электродный потенциал) адсорбция анионов электролита на металле (адсорбционный потенциал) возникновение ионно-адсорбционного потенциала за счет одновременной адсорбции поляризуемого атома кислорода и перехода катионов из металла в электролит.Такую вероятность можно выразить уменьшением свободной энергии при протекании реакции перехода в заданной среде при определенных условиях. Это объясняется тем, что термодинамические данные получены для идеально чистой поверхности металла, в то время как в реальных условиях коррозирующий металл покрыт слоем (пленкой) продуктов взаимодействия металла со средой. Для расчетов изменения свободной энергии реакции при электрохимической коррозии металла используют величины электродных потенциалов. Следовательно, для электрохимического растворения металла необходимо присутствие в растворе окислителя (деполяризатора, который бы осуществлял катодную реакцию ассимиляции электронов), обратимый окислительно-восстановительный потенциал которого положительнее обратимого потенциала металла в данных условиях. Обратимые окислительно-восстановительные потенциалы катодных процессов можно рассчитать по уравнениям: (Vk)обр = (Vk)0обр (RT/NF) 2,303 lg (apok/agв) где (Vk)обр = (Vk)0обр стандартный окислительно-восстановительный потенциал при apok/agв=1, au, а - активность (приближенно концентрация окислителя и восстановителя) pu, q - стехиометрические коэффициенты окислителя и восстановителя в реакцииПричину коррозии металлов в растворах, не содержащих одноименных ионов, объясняет теория необратимых потенциалов. Основной и единственной причиной растворения (коррозии) таких металлов является термодинамическая возможность протекания анодного и катодного актов. Установлено, что даже при наличии на поверхности металла неоднородностей в целом поверхность остается эквипотенциальной. Рассмотрим некоторые из них: а) неоднородность металлической фазы, обусловленная неоднородностью сплава, а также в результате микро и макровключений. б) неоднородность поверхности металла в следствие наличия границ блоков и зерен кристаллов, выход дислокаций на поверхность, анизотропность кристаллов. в), г) неоднородность защитных пленок на поверхности за счет микро и макропор пленки (в), за счет неравномерного образования на поверхности вторичных продуктов коррозии (г) и др. Мы рассмотрели два крайних механизма саморастворения металлов: равномерное растворение идеально гомогенной поверхности и растворения (в основном л