ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

ПРОЦЕССЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ

Как будет показано ниже, виды электрохимической коррозии весьма разнообразны. Указанное разнообразие определяется условиями эксплуатации металлических изделий и конструкций в контакте с влажными газами или растворами электролитов.

Еще на стадии проектирования различных металлических конструкций и аппаратов инженер-технолог должен уметь прогнозировать термодинамическую возможность и ожидаемую интенсивность электрохимической коррозии узлов и деталей конструкций и учитывать все факторы, которые способны активировать или затормозить этот процесс. На подобном прогнозе основаны все возможности защиты металлов и сплавов, находящихся в контакте с коррозионными средами.

При эксплуатации наружных деталей или конструкций основными коррозионными средами являются влажный воздух (конденсированная пленка влаги, насыщенная растворенным кислородом), атмосферные осадки, а в ряде случаев морская или речная вода. Во внутренних помещениях агрессивной коррозионной средой служит влажный воздух.

В процессе эксплуатации металлические конструкции подвергаются воздействию среды, состав которой определяется условиями эксплуатации данных конструкций.

В природных условиях электрохимическая коррозия встречается повсеместно — это атмосферная, морская, подземная коррозия, коррозия в растворах электролитов, кислотах и щелочах.

ЯВЛЕНИЯ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ФАЗ МЕТАЛЛ — ЭЛЕКТРОЛИТ

Процесс электрохимической коррозии протекает в растворах электролитов. На границе фаз металл — электролит происходят взаимодействие металла с заряженными частицами раствора и переход ионов металла в раствор.

Процесс протекает по реакции

Прямой процесс этой реакции связан с образованием гидроти- рованных ионов металла. Обратный процесс представляет собой восстановление металла из его раствора. Скорость прямого и обратного перехода не одинакова. При равновесном состоянии восстанавливается динамическое равновесие между скоростями растворения металла и осаждением его ионов. Скорость анодного процесса ионизации определяется плотностью анодного тока (/А), скорость осаждения ионов определяется плотностью катодного тока (/к). В состоянии равновесия скорости равны, т.е.

где /0 — плотность тока обмена.

Ток обмена характеризует скорость процесса постоянного обмена ионами между металлом и раствором.

При контакте поверхности любых электродов-проводников, обладающих электронной проводимостью (металлов, графита, электропроводных интерметаллидов, керамик и др.), с водными растворами электролитов (обладающими ионной проводимостью) на межфазовой границе самопроизвольно возникает скачок потенциала. Это явление обусловлено самопроизвольным протеканием той или иной обратимой электрохимической реакции, сопровождающейся обменом электронами между окисленной (ох) и восстановленной (red) формами атомов одного и того же химического элемента. Эти частицы называют потенциалопределяющими компонентами.

Уравнения равновесных электрохимических реакций записываются согласно правилу о знаках электродных потенциалов, принятому международным соглашением 1953 г. Реакции записываются в направлении от окисленной формы потенциалопределяющего компонента (ох) к его восстановленной форме (red), т.е. по направлению процесса восстановления (принятия электронов), а процесс окисления (отдачи электронов) является обратным:

Например:

Таким образом, на межфазовой границе образуется двойной электрический слой, «обкладками» которого обычно являются поверхность электрода-проводника (приобретающая заряд того или иного знака относительно раствора) и пограничный слой раствора, в котором накапливаются анионы или катионы противоположного знака. Преимущественная доля этих ионов расположена в плотной части двойного электрического слоя, толщина которого составляет приблизительно КГ9 м, а другая доля ионов рассеивается в диффузионной части двойного электрического слоя (рис. 2.1, а, б, в).

Возникновение скачка потенциала на межфазовой границе проводников с электронной и ионной проводимостью

Рис. 2.1. Возникновение скачка потенциала на межфазовой границе проводников с электронной и ионной проводимостью: а, б — возникновение скачка потенциала; в — плотная и диффузная части двойного электрического слоя

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >