КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ

Коррозия протекает с уменьшением энергии Гиббса: Ме n+ + nе - Ме о ( G O) металлургия Ме о - ne - Ме n+ ( G 0) коррозия Основной причиной разрушения металлов и сплавов является их термодинамическая неустойчивость.

химическая электрохимическая биологическая Рис. 1. Классификация коррозионных процессов.

- зона коррозии- кристаллиты 1- равномерная 2 - селективная 3 - точечная (питинг) 5-межкристаллитная 6-транскристаллитная ножевая 4 - отд. зёрна Рис.2. Типы коррозионных поражений металлов. макроуровень микроуровень

- зона коррозии- кристаллиты 3- структурно-избир-ная Рис.2. Типы коррозионных поражений металлов.

Продуктами коррозии могут быть оксиды, хлориды, сульфиды, например: 4Fe + 3O 2 2Fe 2 O 3 ; 2Al + 3Cl 2 2AlCl 3 ; 4Ag + O 2 + H 2 S 2Ag 2 S + 2H 2 O. O2O2 O2O2 O2O2 O2O2 металл

WWO 3 WCl °1930°347° AlAl 2 O 3 660°2050°

а) 2R - Cl + Me MeCl 2 + R - R S + Me MeS + R 1 – R 2 R2R2 б) R 1 где R - органический радикал.

при водородной деполяризации электрохимической коррозии могут подвергаться металлы с электродным потенциалом более отрицательным, чем у водородного электрода в соответствующей среде (или активные металлы, расположенные в ряду напряжений слева от водорода). При кислородной деполяризации коррозии могут подвергаться и неактивные металлы вплоть до серебра ( 0 Ag + /Ag = 0,8 B).

Раствор HCl Fe Анод (–) Cu Катод (+) -e¯ H 2 Cl Н + Fe 2+ Fe(OH) 2 К[Cu]: 2Н + + 2e - Н 2 А: Fe 0 - 2e - Fe 2+ 4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 4Fe(OH) 3 Fe H 2 O Fe(OH) 2 Fe(ОН) 3 FeOOH + Н 2 О. 0 Fe/Fe2+ = 0,44B, 0 Сu/Cu2+ = +0,34B

Fe(OH) 2 Раствор Анод (–) Fe Катод (+) -e¯ Fe(OH) 2 H 2 А: Fe 0 - 2e - Fe 2+ (+) К[Fe(OH) 2 ]: Н 2 О + 2е - = Н ОН Fe 2+ Fe(OH) 2

I О2О2 О2О2 Fe 3+ II Fe 0 е - е - Схема аэрационной коррозии. или Fe 0 - 2e - Fe 2+, Fe 2+ +2OH - Fe(OH) 2, 4Fe(OH) 2 + O 2 +2H 2 O 4Fe(OH) 3. (О 2 /Н 2 О) = +1,23 + 0,03lg[O 2 ] 0,059рН Fe 3+ +3OH - Fe(OH) 3,

растяжение сжатие 4. Коррозия под механ. напряжением ножевая или транскристаллитная коррозия φ сжат > φ растяж

ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ легирование металлов защитные покрытия электрохимичес- кая защита обработка коррозионной среды металличе ские неметалли- ческие химичес кие внешним током протектор ная катодные анодные диффузионная металлизация оксидирование лаки, краски полимеры гуммирование силикаты, эмали смазки, пасты азотирование пассивирование фосфатирование алитированиехромирование метод окунания

е-е- Fe Fe 2+ Sn H2OH2O K A Схема коррозии. Н2Н2 Катодное покрытие - это покрытие более активного металла менее активным. Пример: железо, покрытое оловом (луженое железо). Тип покрытия легко определяется при нарушении его целостности. При наличии тонкой плёнки влаги образуется гальваническая пара, в к-рой анодом явл-ся более активный металл - железо, а катодом - менее активный металл (олово – покрытие). Более активный металл - железо - будет окисляться, корродировать, а на менее активном металле - олове - будут протекать восстановительные процессы. Принцип защиты основан на том, что менее активный металл более стоек к коррозии, и пока он сохраняет целостность, основной металл защищён от коррозионно-активной среды. В местах нарушения покрытия защищаемый металл будет подвергаться коррозии.

Анодное покрытие - это покрытие менее активного металла более активным, например, железо - цинком (оцинкованное железо). При нарушении целостности покрытия в образовавшемся гальваническом элементе металл покрытия (цинк) становится анодом и разрушается: Н2Н2 е Fe Zn 2+ Zn H2OH2O A K Схема коррозии. Таким образом, анодное покрытие будет защищать основной металл и при нарушении его целостности.

Протекторная защита состоит в том, что к защищаемой конструкции присоединяется более активный металл (протектор). На рис.13 представлена схема протекторной защиты трубопровода, находящегося во влажном грунте. К трубопроводу присоединен цинк, образуется гальванический элемент, в котором протектор-цинк, как более активный металл, будет посылать свои ионы во влажную почву, а по проводнику будут двигаться электроны к защищаемому объекту, т.е. протектор является анодом, а трубопровод – катодом. Zn e Zn 2+ влажный грунт О2О2 Н 2 О или Н + Рис.13. В качестве протектора для защиты стальных конструкций применяют чистый цинк или сплавы алюминия с цинком, а также сплавы на основе магния. А [Zn]: Zn 0 – 2e - Zn 2+ Zn OH - Zn(OH) 2 К [Fe]: 2Н + + 2е - Н 2 ( рН 7 ) 2H 2 O + O 2 + 4e - ( pH 7 )

Защита внешним током или катодная защита - защита металла от коррозии с помощью постоянного тока от внешнего источника. Защищаемый объект (трубопровод) присоединяется к отрицательному полюсу источника тока, т.е. в качестве катода, а к положительному, аноду - железный лом (или старый рельс), который разрушается, сохраняя тем самым трубопровод. Катодную защиту применяют для защиты от коррозии подземных металлических сооружений: нефте-, газо-, водопроводов и др. Анод (старый рельс): Fe 0 – 2e - Fe 2+ Fe OH - Fe(OH) 2. Катод (трубопровод): 2H 2 O + O 2 + 4e - 4OH -. + Рис.14. О 2 Fe 2+