Коррозия металлов. Под действием окружающей среды серебро тускнеет, железо ржавеет

Под действием окружающей среды серебро тускнеет, железо ржавеет, медь и бронза постепенно покрываются патиной, на алюминии появляется пленка оксида (чрезвычайно тонкая пленка оксида алюминия предохраняет металл от дальнейшей реакции), а цинк, свинец и даже нержавеющая сталь постепенно теряют свой металлический блеск, подвергаясь коррозии. Лишь золото и платина – металлы, расположенные в самом конце электрохимического ряда напряжений, - не подвергаются атмосферному воздействию.

В ряду химической, биохимической коррозии выделим наиболее распространенную – электрохимическую коррозию, которая, по сути, сводится к анодному растворению металла в сочетании с катодным восстановлением окислителя.

A: Fe → Fe²⁺ + 2e ^- (окисление) E ^o = -0,44 B

K: 1/2 O₂ + 2H⁺ + 2e ^- = 2OHˉ E ^o (pH = 0) = 1,228 B

1/2 O₂ + H₂O + 2e ^- = 2OHˉ E ^o = 0,81 B (pH = 7); 0,401 B (pH = 14)

2H⁺ + 2e ^- = H₂ E ^o (pH = 0) = 0 B, E ^o (pH = 7) = -0,41 B

Результирующая реакция для наиболее распространенного варианта коррозии:

Fe²⁺ + 1/2 O_2,aq + H₂O = Fe (OH)₂.

Ржавчина есть результат последующего окисления Fe²⁺ до Fe³⁺ кислородом воздуха: _H2O

2 Fe (OH)₂ + 1/2 O₂ + H₂O = Fe (OH)₃ → Fe₂O₃ · n H₂O.

Рис. 5.14. Схема коррозии железа.

Не останавливаясь на обычных методах защиты от коррозии, типа антикоррозионных покрытий рассмотрим, электрохимические методы защиты.

Анодная, катодная и протекторная защита применяется к металлическим конструкциям, которые подвергаются особенно интенсивной коррозии.

Принцип действия протекторной защиты применительно к подземному трубопроводу или емкости (катод) показан на рис. В образующемся гальваническом элементе процесс катодного восстановления (2H⁺ + 2e ^- = H₂) надежно защищает объект за счет растворения параллельно проложенного анода из активного металла (Mg = Mg²⁺ +2e ^-).

Катодная защита много лет надежно защищает несколько километров трубопровода, сбрасывающего в океан сточные воды Лос-Анджелеса. Электролиз за счет внешнего источника тока обеспечивает ему продолжительную катодную защиту (отрицательный полюс).

Рис. 5. 15. Схема протекторной защиты от коррозии.

Анодная защита работает в режиме кратковременном присоединении объекта к положительному полюсу источника тока и применяется для создания и восстановления пассивирующей защитной пленки соответствующих металлов.

Дата добавления: 2015-07-11