ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коррозия металлов и методы борьбы с ней из "Физическая и коллоидная химия" Коррозия металлов представляет собой их разрушение вследствие химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. Коррозия является самопроизвольным процессом. Она обусловлена термодинамической неустойчивостью системы, состоящей из металла и компонентов окружающей (коррозионной) среды. За счет процессов коррозии ежегодно теряется от 1 до 1,5% всего металла, добытого за всю историю развития человечества, что в денежном выражении составляет астрономические суммы. Так, например, в США за 1955 г. прямые убытки от коррозии (замена вышедшего из строя оборудования и пр.) по примерным подсчетам были равны 5,5 млрд. долларов, во Франции за 1959 г.— около 250 млрд. франков. Вполне понятно, что человечество не может мириться с такими потерями, поэтому во всех странах разрабатывают и применяют на практике различные меры борьбы с коррозией. [c.273] По механизму процесса коррозия подразделяется на химическую и электрохимическую. [c.273] При химической коррозии атомы металла после разрыва металлической связи непосредственно соединяются химической связью с атомами (или группами атомов), которые входят в состав окислителей, отбирающих у металла его валентные электроны. Такая коррозия может иметь место практически в любой коррозионной среде наиболее часто она протекает в средах, не являющихся электролитами. В качестве примера химической коррозии можно назвать взаимодействие металлов с хлором и серой, окисление на воздухе поверхности алюминия, высокотемпературное окисление металлов кислородом, коррозию в неэлектропроводных органических жидкостях и др. [c.273] Скорость химической коррозии прямо зависит от скорости диффузии частиц металла и окислителя через поверхностную пленку, состоящую из продуктов коррозии. В отдельных случаях она определяется скоростью растворения этой пленки, иногда — конвективной доставкой в зону реакции окислителя из внешней среды при слишком малых его концентрациях. [c.273] При анодном процессе ионы металла переходят из кристаллической решетки в раствор, а в металле остаются свободные электроны, при катодном процессе происходит связывание окислителем освобождающихся электронов. В качестве примера можно назвать два наиболее распространенных катодных процесса разряд водородных ионов (2е-+2Н+ = Н2) и восстановление растворенного кислорода (4е + 0 + 4Н+ = 2Н20 или 4е + 02 + 2Н20 = 40Н ). Поскольку вещества, соединяющиеся с избыточными электронами, иногда называют деполяризаторами, то указанные процессы получили название соответственно водородной и кислородной деполяризации. [c.273] Из всего изложенного можно сделать вывод, что повышение концентрации ионов водорода и молекул кислорода приведет к усилению коррозии за счет усиления катодных процессов. [c.273] Исследования показали, что скорость электрохимической коррозии зависит от потенциала корродирующего металла. О термодинамической неустойчивости металлов в водных растворах, т. е. о склонности их к коррозии, можно делать вполне определенные выводы, если сравнивать их электродные потенциалы с потенциалами окислителей, которые участвуют в процессе коррозии. Механические напряжения в металлических конструкциях и деталях также способствуют ускорению процессов коррозии за счет повышения активности металла. [c.274] Скорость коррозионных процессов (как электрохимических, так и других) в значительной степени зависит от образования на поверхности металла окисных и других пленок. Напомним, что образование подобных пленок играет существенную роль в явлении пассивации металлов, сущность которого заключается в том, что некоторые металлы теряют свою активность после, например, обработки концентрированной азотной кислотой или после анодного окисления в соответствующих условиях. [c.274] В настоящее время в практике находят широкое применение самые различные способы защиты металлических изделий от коррозии. Наиболее распространенным из них является создание на поверхности металла специального защитного покрытия, которое полностью изолирует данный металл от окружающей агрессивной среды (покрытие масляными красками, лаками, эмалями, битумами, пластическими массами и т. п.). Существенным недостатком всех видов покрытий является то, что при нарушении герметичности покрывающего слоя коррозия на незащищенных местах проходит без препятствий. [c.274] Очень распространены в практике различные металлические покрытия (цинкование, лужение, хромирование, меднение и др.). Различают анодные и катопные металлические покрытия. Так, если покрывающий металл в ряду напряжений имеет более отрицательный потенциал по сравнению с защищаемым, то покрытие будет анодным. В качестве примера можно привести оцинкованное железо. Если, наоборот, покрывающий металл в данной среде имеет более положительный равновесный потенциал по сравнению с защищаемым, такое покрытие будет катодным (например, железо луженое, покрытие медью и др.). [c.274] Различие между этими двумя типами покрытий возникает в том случае, если нарушается целостность покрывающего слоя. Так, при повреждении цинкового покрытия на железе (анодное покрытие) потенциал коррозии железа отрицательнее равновесного потенциала железа, в результате чего цинк растворяется, предохраняя тем самым основной металл от разрушения (железо не растворяется). Из практики, например, хорошо известно, что оцинкованные изделия фактически не ржавеют несмотря на царапины и другие поверхностные повреждения. [c.274] При катодном покрытии, наоборот, нарушение целостности покрывающего слоя приводит к более быстрой коррозии основного металла за счет образования гальванического элемента между ним и покрывающим металлом. Следовательно, при катодном покрытии требования к герметичности защищающего слоя должны быть намного вынле, чем при анодном. [c.274] Очень широкое распространение получила защита металлов от коррозии с помощью электрического тока. Различают катодную и анодную защиту. При катодной защите для ослабления коррозии металлов, находящихся в контакте с водными или сильно агрессивными средами, между основным и защищающим металлом накладывают небольшую разность потенциалов таким образом, чтобы на первом происходил катодный процесс, а на втором — анодный. При так называемой протекторной защите к основному металлу обычно присоединяют более активный металл (протектор), который играет роль анода, благодаря чему на защищаемом металле происходят не разрушающие его катодные процессы. [c.274] Большое значение для уменьшения потерь металлов от коррозии имеет использование в народном хозяйстве различных сплавов (нержавеющие, кислотоупорные, жаростойкие и др.), в состав которых входят такие элементы, как хром, никель, титан, молибден, вольфрам. Эти элементы, как известно, имеют склонность К пассивации и замедляют коррозию. [c.274] Весьма важным приемом в борьбе с коррозией является введение в агрессивные растворы небольших количеств тех или иных замедлителей коррозии (ингибиторов), которые заметно снижают скорость коррозионных процессов. Ингибиторами обычно являются органические вещества, содержащие азот, кислород, серу и др. [c.274] В настоящее время коллоидная химия занимается уже не только химическим строением и химическими реакциями, протекающими в коллоидных системах, ио и физической структурой, физическими (и даже механическими) свойствами и физико-химическими процессами, характерными для высокодисперсных и высокомолекулярных систем. Вот почему правильнее было бы назвать этот раздел науки более общим термином — физическая химия дисперсных систем. [c.275] Из курса физической химии известно, что если одно вещество в более или менее раздробленном (дисперсном) состоянии равномерно распределено в массе другого вещества, то систему называют дисперсной. Раздробленное вещество в этом случае называют дисперсной фазой, а среду, в которой оно распределено, — дисперсионной средой. Так, система, представляющая собой взмученную в воде глину, состоит из взвешенных мелких частиц глины — дисперсной фазы и воды — дисперсионной среды. [c.275] Для характеристики и классификации различных дисперсных систем в практике широко пользуются понятием степень дисперсности О, которая определяется как величина, обратная величине размера (диаметра) дисперсной частицы а 1/а м . Отсюда следует, что степень дисперсности есть величина, показывающая, какое число частиц можно улджить вплотную в 1 м. [c.275] Все дисперсные системы по величине частиц дисперсной фазы и по степени дисперсности можно разделить условно на три группы грубодисперсные, коллоидно-дисперсные и молекулярно (ион-но)-дисперсные (табл.35). [c.276] Вернуться к основной статье