КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ И БОРЬБА С НЕЙ

Цель работы: изучить анодные и катодные процессы при коррозии металлов и некоторые способы защиты от коррозии.

Теоретическая часть

Коррозией называется самопроизвольное разрушение металлов вследствие физико-химического воздействия окружающей среды, металл переходит при этом в окисленное (ионное) состояние.

Коррозионные процессы по характеру протекания разделяются на химические и электрохимические.

Химическая коррозия – это разрушение металлов при непосредственном воздействии на них газов окружающей среды (хлора, сероводорода, диоксида углерода и др.) при высоких температурах, поэтому ее называют также газовой коррозией.

Электрохимическая коррозия – это разрушение металла в среде электролита с возникновением внутри системы электрического тока.

В среде электролита система из основного металла и металла примеси образует большое число микрогальванических элементов, состоящих из анодных и катодных участков. Анодный процесс – это переход металла в раствор в виде ионов с оставлением эквивалентного количества электронов в металле, осуществляется по схеме:

Mе⁰ → Меⁿ⁺+nē.

Катодный процесс заключается в связывании избыточных электронов, появившихся в металле, молекулами, атомами или ионами окислителей, присутствующих в окружающей среде.

Основными окислительными агентами являются:

1) кислород, растворенный в воде (атмосферная коррозия):

О₂+2Н₂О + 4ē → 4ОН^-;

2) кислород, растворенный в кислоте:

О₂ + 4Н⁺ + 4ē → 2Н,О;

3) ионы водорода (кислая среда):

2H⁺+2ē → H₂.

Энергичным ускорителем является ион хлора, который разрушает защитные пленки на металлах.

Основные методы защиты от коррозии

1. Применение защитных покрытий (полимерные, лакокрасочные, металлические). Металлические защитные покрытия по механизму действия делятся на катодные и анодные. При катодных покрытиях защищающий металл имеет большую величину электродного потенциала по сравнению с электродным потенциалом защищаемого металла. Например, железо, покрытое более устойчивым в обычных условиях оловом (луженое железо). При нарушении целостности покрытий образуется гальваническая пapa Fe/Sn. В соответствии с величинами электродных потенциалов
( =–0,44 В < = – 0,14 В ) в этой паре железо является анодом и будет окисляться:

Fe – 2ē=Fe²⁺,

олово будет являться катодом, на его поверхности пойдет один из трех вышеназванных катодных процессов в зависимости от условий протекания коррозии. При анодных покрытиях защищающий металл имеет меньшую величину электродного потенциала, чем защищаемый металл. Например, железо, покрытое цинком (оцинкованное железо):

= – 0,44 В > = – 0,76 B.

При нарушении целостности покрытия образуется гальваническая пара Fe/Zn, в которой цинк является анодом и будет окисляться:

Zn – 2ē = Zn²⁺,

а железо –катодом, на его поверхности пойдет соответствующий катодный процесс.

2. Электрохимические методы защиты (протекторная, электрическая).

3. Применение ингибиторов коррозии – веществ, замедляющих процесс коррозии. Подразделяются на анодные и катодные, т. е. тормозящие анодные и катодные процессы.

Механизм действия анодных ингибиторов объясняется переходом защищаемого металла в пассивное состояние за счет окисления поверхности металла или адсорбцией поверхностью металла аниона. К ним относятся фосфаты, силикаты, хроматы, органические амины.

Катодные ингибиторы уменьшают скорость коррозии за счет повышения перенапряжения катодного выделения водорода (соли мышьяка, висмута) или являются поглотителями катодных деполяризаторов, главным образом кислорода (сульфит натрия, гидразин).

4. Создание новых сплавов, обладающих высокой коррозионной стойкостью.

Практическая часть

Опыт №1.Влияние гальванической пары на коррозию металла