Коррозия металлов теория локальных элементов

Коррозионные диаграммы, построенные на основе представлений теории локальных элементов, удобны для качественного рассмотрения процесса коррозии и для оценки возможного влияния на него различных факторов. В то же время их использование при количественных расчетах скорости коррозии связано со значительными трудностями. Скорость коррозии определяется изменением веса образца за единицу времени, отнесенного к единице его поверхности, или (в электрических единицах) плотностью тока i. Коррозионные же диаграммы, приведенные на рис. 96 и 97, построены в координатах потенциал — сила тока (т. е. не включают в себя величины плотности тока, непосредственно характеризующей скорость коррозии). Для ее расчетов нужны поэтому дополнительные данные. Необходимо знать качественный состав корродирующего металла, чтобы выяснить, какие компоненты металла в данных условиях будут играть роль катодов и какие — анодов. Необходимо определить долю поверхности, приходящуюся на каждый катодный и анодный участок, чтобы иметь возможность определять плотность тока на любом из них. Далее требуется для всех анодных составляющих снять анодные поляризационные кривые, а для всех катодных — катодные. Это позволит найти общую скорость катодной и анодной реакций и установить наиболее эффективные анодные и катодные составляющие. Зная стационарные потенциалы, можно, суммируя все катодные и все анодные кривые, построить результативную коррозионную диаграмму, по которой можно определить максимально возможную силу тока. Предполагая, что омические потери ничтожно малы, и зная, как распределяется поверхность между анодными и катодными зонами, можно вычислить скорость коррозии. Этот сложный способ, дающий не всегда однозначные результаты (в связи с возможностью совмещения катодных и анодных реакций на одном и том же участке), редко применяется для количественной оценки скорости коррозии. [c.471]

Согласно более ранней, имеющей почти полуторавековую историю, гетерогенной трактовке процессов электрохимической коррозии металлов (теории локальных элементов), участки анодной и катодной реакций пространственно разделены и для протекания коррозии необходим переток электронов в металле и ионов в электролите. Такое пространственное разделение анодной и катодной реакций энергетически более выгодно, так как они локализуются на тех участках, где нх прохождение облегчено (энергия активации реакции меньше). [c.186]

Ток, протекающий в системе металл—электролит — металл, называется локальным, а сама система представляет собой своеобразный короткозамкнутый гальванический элемент. Теория, объясняющая механизм коррозии работой многочисленных макро- и микроэлементов, создана швейцарским ученым Де ла Ривом в 1830 году и впоследствии дополнена Акимовым и Эвансом. Теория локальных элементов убедительна, доступна и удобна тем, что позволяет использовать модели гальванических элементов при изучении качественных закономерностей коррозии. Полученные результаты в виде коррозионных диаграмм потенциал — ток, называемых диаграммами Эванса, или поляризационных коррозионных диаграмм Шульгина потенциал— плотность тока очень наглядны. [c.17]

Защитное действие большинства поверхностных пленок можно отнести за счет вызванной ими механической изоляции металла от окружающей среды. По теории локальных элементов их эффект следует рассматривать как результат увеличения электрического сопротивления (рис. 101, а). С позиций кинетической теории коррозии его можно приписать созданию дополнительного энергетического барьера, увеличивающего поляризацию анодного и катодного процессов (рис. 101, б). [c.481]

В теории локальных элементов первоначально предполагалось, что катодный и анодный процессы должны быть обязательно пространственно разделены, и каждый из них может протекать лишь на вполне определенном участке поверхности корродирующего металла. На этом основании считалось, что идеально чистые металлы С совершенно однородной поверхностью не должны подвергаться коррозии. Однако такое заключение ошибочно и с термодинамической, и с кинетической точек зрения. Чтобы обеспечить протекание коррозии, необходима разница между обратимым потенциалом металла и потенциалами анодной и катодной реакций, возможных [c.529]

Таковы выводы из первой электрохимической теории коррозии, называемой также теорией местных или локальных элементов. В теории локальных элементов предполагалось, что анодный и катодный процессы должны быть пространственно разделены. По современным представлениям эти процессы могут протекать на одних и тех же участках поверхности (без пространственного разделения). Это имеет место при коррозии чистых металлов и амальгам. [c.232]

Согласно гетерогенному механизму (теория локальных элементов) [11, 311 поверхность корродирующего металла по отношению к анодному и катодному процессам представляется неоднородной (гетерогенной). Происходит пространственное разделение этих процессов. На одних участках поверхности металла протекает анодный процесс, на других — катодный, в силу чего для коррозии необходимо перемещение электрических зарядов вдоль границы раздела фаз в металле — электронов в электролите — ионов. Благодаря такой локализации электродных процессов вся поверхность металла представляется как совокупность площадок различных размеров и форм (анодов и катодов короткозамкнутых гальванических элементов), ток которых, отнесенный к единице площади анодов, будет характеризовать скорость коррозии. В общем случае площадь анодных участков 5 не равна площади катодных 5 и условие сопряженности принимает вид [c.13]

Поверхность технического металла состоит из большого числа микрогальванических элементов, которые вызывают усиленную коррозию основного металла. Теория локальных токов, предложенная Де ля Ривом, была первой теорией, объясняющей электрохимическую коррозию технических металлов. Эта теория не могла объяснить коррозионное поведение совершенно чистых металлов. [c.371]

В работах Н. Д. Томашова, А. И. Красильщикова, В. С. Багоцкого, Л. И. Антропова, А. С. Афанасьева большое внимание было уделено изучению реакции восстановления кислорода. Были установлены основные кинетические закономерности этой реакции на различных металлах и показано, что в зависимости от условий (электродных потенциал, природа металла, pH среды) конечным продуктом реакции могут быть НзО или НаОа. Основная заслуга в применении этих закономерностей к истолкованию коррозионных процессов, протекающих с кислородной деполяризацией, принадлежит Н. Д. Томашову. Основываясь на теории локальных элементов, он детально изучил влияние величины, формы и расположения электродов коррозионной пары на эффективность работы катода. При этом было показано, что учет боковых путей подвода кислорода позволяет дать количественную зависимость скорости восстановления кислорода от соотношения размера катода и толщины диффузионного слоя и объяснить эффект малого влияния катодных примесей в металле на скорость коррозии с кислородной деполяризацией. [c.228]

Дпя большинства металлов в реальных условиях электрохимическая коррозия протекает гетерогенно-электрохимическим путем, т.е. через локальные элементы. Разные точки поверхности металлов различаются энергией и свойствами, что отражается на кинетике электрохимической реакции. Особенно много таких зон возникает, когда металл содержит инородные включения (рис. 3.4). При наличии электролита с высокой элктропроводностью на этих неоднородностях появляются местные гальванопары, теорию которых разрабатывали де ля РиБ, А.К. Фрумкин, Ф.И. Гизе, H.A. Изгарышев, Г.В. Акимов, А.И. Голубев и др. Однако в том случае, когда интересует только общая величина коррозии, а не распределение ее по поверхности, всю корродирующую поверхность можно считать однородной. Следует иметь в виду, что при такой замене средняя скорость коррозии не определяет опасность коррозионных разрушений (может иметь место питтинговая коррозия). При этом скорость коррозии характеризуется ано,дной плотностью тока Л = //5а, где 5 - площадь анода. Причины появления неоднородности металлов - макро- и микровключения, неоднородность сплава (наличие сварных швов), разнородность металлов, нарушение изоляционного покрытия, наличие на металле окалины, ржавчины, неравномерная деформация, неравномерность приложенных нагрузок и др. [c.37]

Учение о коррозии металлов возникло на границе двух наук— металловедения и электрохимии. На электрохимическую природу коррозионных процессов указывалось еще в начале прошлого столетия (теория локальных элементов де ля Рива, 1830)- Одна- ко коррозия металлов как самостоятельное научное наиравление сформировалось значительно позднее, в 20—30-е годы нашего 5 столетия благодаря фундаментальным работам Акимова и его I школы, Эванса и др. Этому в немалой степени способствовали успехи, достигнутые к тому времени теоретической электрохими-/ ей, физической химией, металлографией, физикой твердого тела, целым рядом инженерных дисциплин, связанных непосредствен-I но или косвенно с коррозионными процессами. [c.5]

Поскольку примеси в металле играют роль локальных элементов, можно ожидать, что их уменьшение значительно повысит коррозионную стойкость металла. Поэтому, например, алюминий или магний высокой чистоты более устойчивы к коррозии в морской воде или кислотах, чем технические металлы, а специально очищенный цинк менее растворим в соляной кислоте, чем технический. Однако ошибочно полагать, что чистые металлы вообще не подвержены коррозии, как считалось много лет назад, когда была предложена первая электрохимическая теория. Как мы увидим далее, локальные элементы возникают также при изменениях температуры или других параметров среды. Например, на поверхности железа или стали, покрытой пористым слоем ржавчины (оксиды железа), в аэрированной воде отрицательными электродами являются участки поверхности железа в порах оксидного слоя, а положительными — участки ржавчины, открытые для соприкосновения с кислородом. Отрицательные и положительные электродные участки меняются местами и перемещаются по поверхности в ходе коррозионного процесса. [c.22]

Гетерогенная теория или теория локальных гальванических элементов предполагает наличие на поверхности металла, граничащей с электролитом, участков, на которых происходит растворение металла (анодные участки), и участков, на которых происходит разряд катионов избыточными электронами (катодные участки). Следовательно, поверхность корродирующего металла согласно этой теории состоит из некоторого числа микро- и макрокоррозионных пар. Скорость коррозии зависит от числа таких пар и интенсивности их работы. [c.16]

В теории локальных элементов первоначально предполагалось, что катодный и анодный процессы должны быть обязательно пространственно разделены, и каждый из них может протекать лишь на вполне определенном участке поверхности корродирующего метал ла. На этом основании считалось, что идеально чистые металлы с совершенно однородной поверхностью не должны подвергаться коррозии. Однако такое заключение ошибочно и с термодинамичес- [c.498]

Возможность химического механизма коррозии металлов принимал также Цептнершвер [213]. Находясь на позициях теории локальных элементов, не способной без дополнительных предпололсений объяснить коррозию очень чистых металлов [214], он использовал представление о химическом механизме для истолкования коррозии физически и химически однородных металлов Так, коррозия чистого алюминия в соляной кислоте протекает, согласно [213], по реакции [c.42]

Гетерогенно-электрохимический механизм рассматривается как частный случай гомогенно-электрохимического. В основе гетерогенно-электрохимического механизма лежит представление о том, что корродирующий металл представляет собой сложнук> систему многих электродов (участков металла с разными электродными потенциалами). Процесс электрохимической коррозии при этом протекает с пространственным разделением анодной и катодной реакции. Исходным положением по гетерогенно-электрохимическому механизму (теория локальных элементов) является представление о том, что коррозия обусловливается действием гальванических макро- и микроэлементов, возникающих на поверхности металла вследствие электрохимической гетерогенности — неэквипотенциальности ее. Поверхность корродирующего металла рассматривается как сложная в общем случае многоэлектродная система, скорость и распределение коррозионных процессов в которой определяются электрохимической характеристикой и площадью, а также сопротивлением между ними. [c.16]

К созданию первых постоянных источников электрического тока, труды М. Фарадея, сформулировавшего первые основные законы электролиза, но только пололшли начало самостоятельному существованию электрохимической науки, но и явились первой основой учения о коррозии металлов, известного под названием теория локальных элементов . Большая заслуга в совершенствовании и развитии этой теории принадлежит советской школе коррозионистов и прежде всего Г. В. Акимову и его ученикам. [c.226]

В работах А. В. Рябченкова теория локальных элементов была использована для объяснения коррозионной усталости. Было показано, что в связи с неравномерным распределением напряжений па поверхности корродирующего металла возЕГикают эффективно действующие гальванические элементы, причем в основании концентратора напряжения обнаруживается анодный участок поверхности, что ускоряет разрушение металла. В совместных работах Г. В. Акимова с Е. И. Иа-леолог и Г. Б. Кларк теория локальных э.чементов была распространена на коррозию металлов с различными защитными пленками. [c.227]

Ток, протекающий в системе металл — электролит — металл, называется локальным, а сама система представляет собой своеобразный гальванический элемент, включенный накоротко. Теория, объясняющая механизм коррозии работой многочисленных макро- и микроэлементов, как известно, возникла в 30-е годы прошлого столетия и связана с именем де ля Рива. В дальнейшем она успешно развивалась благодаря усилиям многих крупнейших ученых, в том числе Акимова и Эванса. Теория локальных элементов подкупает убедительностью и доступностью понимания. Так, качественные закономерности коррозии удобно изучать на моделях гальванических элементов. Получаемые результаты весьма наглядны в виде коррозионных диаграмм потенциал — ток (диаграммы Эванса), хотя поляризационные коррозионные диаграммы Шултина потенциал — плотность тока более строги. [c.59]

Теория микроэлементов, оказав в целом положительное влияние на развитие науки о коррозии, не позволяла проводить количественную оценку процессов общей коррозии. Академиком Я.М. Колотыр-киным было показано, что коррозионное поведение твердых металлов в растворах электролитов можно объяснить, не прибегая к представлениям о локальных элементах. Напротив, следует принять, что поверхность металла равнодоступна и для катодной, и для анодной реакций, составляющих коррозионный процесс. Это, в частности, было экспериментально подтверждено следующим опытом. [c.86]

Особенно большой вклад в развитие теории структурной коррозии был сделан Г. В.. -Акимовым и его школой . Разработанная нм теория многоэлектродны.х элементов, пможенная в основу структурной коррозии металлов, уже позволила решить ряд кон-кретны.х задач. Однако в настояш,ее время появилась необходимость учитывать не только локальные токи, но также и токи са-.морастворения структурных составляющп.х. которые обычно не принимались во внимание при построении поляризационных диа-]памм многоэлектродных электрохимических систем. [c.33]

Подобное представление о коррозии металлов было высказано более ста лет тому назад де-ля Ривом на основании наблюдений за выделением водорода при растворении технического цинка в кислоте. В дальнейшем, благодаря работам многих ученых Н. П. Слугинова, Эванса, Хоара, Миерса, Пальмаэра, Г. В. Акимова, Н. Д. Томашова и др., эти взгляды послужили основой первой электрохимической теории коррозии, называемой теорией местных или локальных элементов. [c.468]

Явление коррозии анода в гальваническом элементе послужило основой для теории локальных или микроэлементов. По этой теории коррозия металла происходит вследствие наличия в металле очень мелких включений других металлов. При погружении такого металла в электролт образуется ряд микроскопических гальванических элементов по схеме металл 1 электролит включение ) металл (рис. 3). Если анодом служит основной [c.20]

Первой в начале 19 века была сформулирована теория локальных гальвани ческих элементов, согласно которой при коррозии в короткозамкнутом элементе основной металл является растворяющимся анодом, а электроположительные иримеси -микрокатодами. Поэтому чистый металл с однородной эквипотенциальной поверхностью не должен корродировать. Скорость процесса тем выше, чем больше разность потенциалов между электродами, которая рассматривается как движущая сила процесса. Эту теорию подтверждали экспериментально обнаруженные катодные и анодные участки на неэквинотенциальной поверхности и установленный факт снижения ] но мере очистки [c.17]

Зарождение трещин растрескивания и усталости имеет преимущественно коррозионно-электрохимическую природу и связано с деформационной локализацией коррозии, при которой на поверхности металла появляются гальванопары, т. е. наступает второй (уже коррозионньп ) период зарождения трещины. Для таких гальванопар площадь локальных анодных участков несоизмеримо меньше остальной катодной поверхности металла, кроме того, гальванопары - короткозамкнуты по металлу [53, 55]. Согласно теории короткозамкнутых гальванических элементов [2], подобным гальванопарам характерно следующее [c.62]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология