ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коррозия металлов из "Неорганическая химия" Металлы как восстановители корродируют под действием окисляющих агентов кислорода, воды, диоксида серы, хлора и т. д. [c.194] Процессы коррозии по их механизму делят на два тиПа х и-мическая коррозия и электрохимическая. Химическая коррозия металлов протекает при действии на них окислителей-неэлектрОлитов, а электрохимическая связана с перемещением электронов (электрическим током) между отдельными участками системы. [c.194] Химическую коррозию иногда называют газовой или высокотемпературной, уточняя тем самым фазовое состояние окислителя или температурные условия, при которых идет процесс. [c.194] В результате химической коррозии металл покрывается слоем продуктов его окисления — чаще всего пленкой оксида или гидроксида. Образующаяся пленка препятствует диффузии окислителя к чистому металлу и тем самым замедляет, а иногда и прекращает дальнейшую коррозию металла. [c.194] Алюминий в сухом воздухе быстро покрывается тонкой (околО 3 нм), но плотной пленкой оксида, после чего окисление алюминия практически прекращается. Оксидные слои железа (FeO или РезО ) не образуют сплошной пленки на его поверхности и не предохраняют железо от дальнейшего ржавления. [c.194] Скорость окисления металла зависит не только от его химической активности и температуры, но и от скорости диффузии окислителя (обычно кислорода) сквозь образовавшуюся на поверхности металла пленку продуктов коррозии. [c.194] Способность такой пленки защищать металл от дальнейшей, коррозии приближенно оценивают по ее характеристике, называемой сплошностью. Показателем сплошности пленки служит отношение объема продуктов коррозии к объему окисленного металла. [c.194] Для оксидных пленок свинца, алюминия, хрома и железа эти показатели равны, соответственно, 1,15 1,31 2,02 и 2,1. [c.194] Считается, что пленки, у которых показатели сплошности лежат в пределах от 1,2 до 1,6, препятствуют дальнейшей коррозии металла, так как являются сплошными (без разрывов) и плотными. Однако этот показатель является формальной величиной, не учитывающей структуру оксида металла, и поэтому способность ряда оксидных пленок препятствовать дальнейшей коррозии не может быть оценена с его помощью. Примером может служить оксидная пленка на поверхности хрома, предохраняющая его от- дальнейшей коррозии. [c.194] Строение оксидных пленок зависит от многих факторов степени окисления металла, диффузий атомов кислорода в толщу металла и встречной диффузии атомов металла в толщу оксида, летучести оксида и др. [c.194] Металлы, принимающие высокие степени окисления в продуктах коррозии, обычно не являются жаростойкими, так как их оксиды, и особенно хлориды (если окислителем являлся хлор), имеют невысокие температуры кипения й легко испаряются при повышенных температурах. Например, вольфрам, являющийся жаропрочным металлом ( л = 3390°С), не обладает жаростойкостадо вследствие летучести продуктов его окисления, образующихся при действии кислорода или хлора ( к. wo,= 1930° , K w i. = 347° ). [c.195] Причиной электрохимической коррозии металлов в первую очередь может быть вода, при обычных условиях обволакивающая тонкой пленкой поверхность твердых тел. При pH 7 электродный потенциал воды составляет—0,41 В и, следовательно, вода способна окислять металлы, у которых стандартный электродный потенциал меньще этого значения. [c.195] В нейтральных водных средах корродируют щелочнуе и Щелоч-rio-земельные металлы, магний, алюминий, цинк, железо, марганец, хром и даже титан. Поэтому такие металлы характеризуют как металлы с повышенной термодинамической нестабильностью. При понижении значений pH (в кислых средах) коррозии подвергаются кобальт, никель, свинец, молибден, вольфрам. Особенно активно разрушает металлы вода, содержащая растворенный в ней кислород, так как потенциал такой окислительной системы (О2 + Н2О) может достигать +0,815 В. [c.195] Электрохимическая коррозия Протекает по механизму действия гальванического элемента, в котором окислительный (анодный) и восстановительный (катодный) процессы разделены в пространстве. Металл, окисляясь, играет роль анода (рис. 48) и в виде ионов переходит в водную среду. Находящееся с ним в контакте тело с Е Еще (например, другой менее активный металл примеси продукты окисления самого металла), которое должно обладать электрической проводимостью, выполняет функцию катода, на поверхности которого происходит восстановление окислителя (НаО, О2 и т. п.). [c.195] Так как окислители снимают избыточный отрицательный заряд с поверхности катода, уменьшая его поляризацию, их называют в этом процессе деполяризаторами. [c.195] Рассмотрим действие воды на два металла, находящихся в контакте железо и медь. ре си. следовательно, окисляться будет железо Ре —2е = = Fe ( Fe=—0,44В). В результате поверхность железа, на которой появляются ионы Ре , приобретает избыточный положительный заряд — происходит ее химическая поляризация. Поляризация поверхности препятствует контакту окислителя (Н+) с металлом, и восстановление водорода из воды за счет атомов железа начинается, на поверхности неокисленного металла — меди НзО-Ь е = Н-)-0Н Н + Н = Н2 - В системе возникает поток электронов от железа через медь на ее поверхность к молекулам воды. Наиболее сильно железо будет корродировать в месте контакта с медью, т. е, там, где ток имеет наибольшую плотность. [c.196] Выделяющийся на поверхности меди водород препятствует переходу электронов к молекулам воды и замедляет коррозию железа. Происходит газовая поляризация поверхности меди. Если в воде содержится кислород, то он понижает концентрацию водорода, окисляя его (4Н- -02 = 2Н20), и тем самым выполняет функцию деполяризатора поверхности катода. [c.196] Пример 2. При контакте металла и его соединения, обладающего электрической проводимостью, также возможно возникновение гальванической пары. Как правило, Е металда меньше электродного потенциала его соединения, в котором электроны, осуществляющие химические связи, имеют более низкие уровни энергии. Поэтому роль катода играет соединение металла, на поверхности которого восстанавливается окислитель. [c.196] Функцию катода могут выполнять и продукты окисления металла, частично покрывающие его поверхность и ускоряющие его коррозию. Незащищенная поверхность металла в этом случае является анодом. Такое объяснение влияния продуктов коррозии металла на ее скорость впервые было дано в пленочной теории коррозии, разработанной В. А. Кистяковским. [c.196] Пример 3. Гальваническую пару могут образовывать и разные участки поверхности одного металла, если они смочены электролитом, в котором концентрация окислителя, например кислорода, различна. [c.196] Вернуться к основной статье