Потенциал пассивации металлов

Рис. 47. Схема к расчёту анодной зашиты протяженной конструкции в пусковом режиме а - распредели,тока по длине зашишаемого трубопровода 6 -распределение наложенного анодного тока по длине защищаемого трубопровода в - распределение потенциала по длине защищаемого трубопровода / -дпина пассивного участка - длина активного участка (р - потенциал в точке дренажа <р - потенциал полной пассивации металла <р - стационарный потенциал металла конструкции й, - внутренний диаметр трубопровода

При потенциостатических измерениях изучают зависимость тока от времени при постоянном потенциале электрода, поддерживаемом при помощи потенциостата. В определенной области потенциалов ток анодного растворения металла по прошествии некоторого промежутка времени резко падает, что свидетельствует о наступлении пассивного состояния. При помощи потенциостатического метода измеряют также зависимость тока от потенциала электрода. Типичная поляризационная кривая при пассивации металла приведена на рис. 191. На этой кривой можно выделить область увеличения тока с ростом анодного потенциала (I) (активная область) область перехода от активного состояния к пассивному (II) область пассивации (III), в которой ток растворения металла мал и часто практически не зависит от потенциала, и, наконец, область анодного выделения кислорода (IV). Если раньше анодного выделения кислорода наступает вновь растворение металла, то область IV называется областью перепассивации или транс-пассивности. Механизмы растворения металла в активной области [c.380]

Зависимость скорости анодного растворения от потенциала для большинства металлов имеет характерную форму, которая представлена на рис. 4. При протекании электрохимических процессов происходит перенос электрических зарядов через границу металл—коррозионная среда. В связи с этим скорости окисления металла или восстановление окислителя удобно представлять в единицах силы тока. Отмеченные на рис, 4 точки характеризуют следующие величины Е — равновесный потенциал металла, — потенциал коррозии (стационарный потенциал). Ей — потенциал пассивации, Е п —потенциал полной пассивации, пт — потенциал питтингообразования, Е ер — потенциал пере-пассивации, ip — сила тока обмена в равновесии М"++ пе — М, — плотность тока коррозии, нр — плотность критического тока пассивации. [c.25]

Явление пассивности выражается в резком торможении процессов растворения некоторых металлов по достижении определенного потенциала. Пассивация никеля представляет интерес не только для выявления общего механизма пассивности металлов, но и для изучения поведения и свойств материала, используемого в технике, например в качестве катода в N1—С<1 и N1—Ре аккумуляторах и в качестве анода при электролизе воды и при электрорафинировании чернового никеля. На никелевом аноде возможны процессы [c.274]

Имеется, однако, много примеров, когда потенциал иассивации нельзя связать с образованием ни одного из известных для данного металла оксидов. Так, иапример, для железа потенциал пассивации < п=+0,58 В, в то время как наиболее положительный из всех возможных потенциалов железооксидных электродов, отвечающий системе Fe, FeO, FeaOa, равен всего лишь 0,22 В. Казалось бы, что, поскольку железный электрод здесь является анодом, такая разница обусловлена значительной анодной поляризацией. Но такое объяснение отпадает, потому, что потенциал активации железа также равен +0,58 В, хотя железный электрод поляризуется в данном случае катодно. В связи с этим предположили, что, несмотря на преимущественное растворение железа в виде двухвалентных ионов, оксидная пленка может образоваться при участии иоиов железа с валентностью более трех. Это возможно при условии постепенного окисления железа избытком кислорода в поверхностном слое. В подобном оксидном слое могут поэтому находиться наряду с оксидами F O и РегОз также высшие оксиды, наиример КеОг, которым отвечают более положительные потенциалы. Аналогично объясняется и пассивация никеля. [c.482]

Ранее предполагалось, что при сдвиге потенциала в положительную сторону скорость анодного процесса растет. Однако в определенных условиях при увеличении потенциала электрода наступает резкое падение скорости анодного растворения металла. Это явление называется пассивацией металла. Пассивация связана с изменением состояния поверхности электрода при изменении потенциала. [c.365]

Пользуясь аналогичными представлениями, 3. А. Иофа и В. А. Кузнецов объяснили механизм травления железа. Новые представления в области кинетики электродных процессов были использованы при изучении явлений пассивности металлов. Я- М. Колотыркин, Б. В. Эрш-лер, Д. И. Лейкис и др. развили адсорбционную теорию пассивности. Р. X. Бурштейн и Н. А. Шумилова определили минимальное количество кислорода, которое нужно выделить на поверхности железа из газовой фазы для пассивации металла. При этом была обнаружена связь между величиной контактного потенциала окисленного железа и пассивностью этого металла в щелочах. [c.13]

Еще Фладе заметил [6], что пассивная пленка на железе тем дольше остается устойчивой в серной кислоте, чем длительнее была предварительная пассивация железа в концентрированной азотной кислоте. Другими словами, пленка стабилизируется продолжительной выдержкой в пассивирующей среде. Франкенталь [17] заметил также, что хотя для пассивации 24 % Сг—Ее в 1 н. НаЗО достаточно менее монослоя Оа (измерено кулонометрически), пленка становится толще и устойчивее к катодному восстановлению, если сплав некоторое время выдержать при потенциалах положительнее потенциала пассивации (см. рис. 5.1). Возможно,. наблюдаемое стабилизирующее действие является результатом того, что положительно заряженные ионы металла проникают в адсорбированные слои отрицательно заряженных ионов и молекул кислорода благодаря сосуществованию противоположных зарядов поддерживается тенденция адсорбционной пленки к стабилизации. Данные метода дифракции медленных электронов для одиночных кристаллов никеля [28], например, свидетельствуют о том, что предварительно сформированная адсорбционная пленка состоит из упорядоченно расположенных ионов, кислорода и никеля, находящихся на поверхности металла приблизительно в одной плоскости. Этот первоначальный адсорбционный слой более термоустойчив, чем оксид N10. При повышенном давлении кислорода на первом слое образуется несколько адсорбционных слоев, состоящих, возможно, из Оа. В результате образуется аморфная пленка. С течением времени в такую пленку могут проникать дополнительные ионы металла, особенно при повышенных потенциалах, становясь подвижными в пределах адсорбированного кислородного слоя. Окамото и Шибата [29] показали, что пассивная пленка на нержавеющей стали 18-8 содержит НаО аналогичные результаты получены для пассивного железа [30]. [c.83]

В основе метода анодной защиты лежит пассивация поверхности металла при наложении анодного тока. Анодный ток вызывает анодную поляризацию, т.е. возрастание электродного потенциала, и должен быть таким, чтобы превысить потенциал пассивации. Однако, если электродный потенциал слишком увеличивается, то область пассивности может оказаться пройденной и тогда начинается питтиигообразование или так называемая транспассивная коррозия (перепассивация). На практике анодную защиту больше всего применяют для нержавеющей стали, т.е. сплава железа с хромом, который обладает ярко выраженными пассивационными свойствами. Ее применяют также для титана и в некоторых случаях для углеродистой стали. [c.71]

При высокой прочности адгезионных связей изменяется и характер энергетического состояния поверхности металла под покрытием происходит его пассивация, которая обусловлена адсорбционными процессами. Об этом свидетельствует, в частности, сдвиг стационарного потенциала металла в положительную сторону, плотность тока анодной поляризации снижается (рис. 5.12). Особенно благоприятное влияние на повышение стационарного потенциала (пассивацию металла) оказывают пленкообразователи (полиуретаны, карбоксилсодержащие водоразбавляемые и др.), способные химически взаимодействовать с металлом с образованием нерастворимых соединений. Высокая адгезия покрытий может явиться существенным препятствием в развитии коррозионного процесса благодаря замедлению отвода продуктов коррозии. Их объем всегда больше объема про- [c.168]

При высокой прочности адгезионных связей изменяется характер энергетического состояния поверхности металла под покрытием происходит его пассивация, которая обусловлена адсорбционными и хемосорбционными процессами. Наличие адгезионного контакта (независимо от того, присутствует или отсутствует в пленке пигмент) нередко приводит к значительному снижению плотности тока анодной поляризации и сдвигу стационарного потенциала металла в положительную сторону, как это указано, например, на рис. 5.11. Таким образом, лакокрасочные покрытия облагораживают металл, причем степень и длительность этого воздействия в большой мере определяется характером функциональных групп пленкообразующего вещества, прочностью и стабильностью адгезионных связей. Особенно благоприятное влияние на сдвиг стационарного потенциала (пассивацию металла) оказывают пленкообразующие вещества, способные химически взаимодействовать с металлом с образованием нерастворимых соединений [7 ]. При высокой адгезионной прочности и малой способности ионов диффундировать через пленку существенно затрудняется отвод образующихся продуктов коррозии, занимающих всегда 162 [c.162]

Характерными точками потенциостатической кривой являются потенциал пассивации ф , Фладе-потенциал и потенциал депассивации фд (рис. 191). При отклонении от Фладе-потенциала в катодную сторону начинается активное растворение металла. [c.381]

Из этих данных видно, что титан по сравнению с другими металлами наиболее легко пассивируется, чему способствуют очень отрицательное значение потенциала пассивации и низкое значение тока пассивации [42]. [c.72]

Химическая поляризация изменяет поверхность электрода за счет реакций со средой или электролитом при прохождении электрического тока. Этот очень важный вопрос для машино- и приборостроительной технологии и для защиты от коррозии фундаментально изучен Н. Д. Томашевым. Он исследовал изменения потенциала растворяющегося анода в зависимости от плотности тока в процессе. Результат исследования представлен потенциостатической кривой, имеющей общий характер для всех растворяющихся анодов (рис. 133). На кривой показаны области концентрационной поляризации, переходящей в химическую, сначала с выделением рыхлых гидроксидных пленок, а затем и с образованием почти непроводящих оксидных слоев, что соответствует полной пассивации металла (анодирование). [c.248]

Увеличивает анодную пассивируемость сплавов добавление высокозарядных металлических или металлоидных ионов, которые повышают плотность тока катионных зарядов до необходимого для пассивации уровня. В качестве таких ионов можно использовать металлы Сг, У, V, Мп или металлоиды Si, С, В, Р, 8 и N. Повышают пассивируемость сталей также легированием небольшими добавками электрохимически положительных металлов (Ш, Рс1, Ки, Ке), облагораживающих потенциал коррозии металла положительнее потенциала полной пассивации и обеспечивающих достаточную для пассивации плотность катионного тока. Исследованиями последних лет было показано, что для достижения эффекта повышения коррозионной стойкости металлов достаточно обрабатывать только поверхностные слои металла. [c.73]

Хром (Е° = —0,74 В) более отрицателен в ряду напряжений, чем железо (Е° = —0,44 В). Однако благодаря склонности к пассивации (Ер = 0,2 В) потенциал хрома в водных средах обычно положителен по отношению к потенциалу стали. При контакте со сталью, особенно в кислых средах, хром активируется. Следо вательно, коррозионный потенциал стали с хромовым покрьггием которое в некоторой степени всегда пористо, более отрицателен, чем потенциал пассивации хрома [191. В указанных условиях хром, подобно олову, выполняет функцию протекторного покрытия однако это связано с его активацией, а не с образованием комплекс ных соединений металлов. Благодаря стойкости слоя металличе ского хрома предупреждается подтравливание наружного полимер ного покрытия. [c.241]

Идея метода кислородной пассивации сводится к следующему. Чтобы резко затормозить коррозию металла, необходимо обеспечить смещение его коррозионного потенциала до значений, которые положительнее потенциала пассивации. Это можно сделать либо пропуская через металл анодный ток (так называемая анодная защита), либо вводя в раствор окислитель в необходимой концентрации. При этом для практики принци- [c.46]

Но пассивация металла может возникать за счет самого процесса коррозии в результате поляризации электрода. Этот процесс, зависящий от многих факторов, изучен в трудах Г. В. Акимова, Н. Д. Томашова и других ученых. Создавая условия поляризации в зависимости от состава сплава и состава коррозионной среды, можно защитить металл от разрушения, изменяя потенциал растворения. Сочетание анодной и катодной поляризации может значительно снизить скорость коррозионных процессов, увеличивая химическую стойкость металла. [c.548]

После начала пассивации дальнейший рост электродного потенциала вызывает некоторое эквивалентное повышение поверхностного химического потенциала кислорода, следовательно, обусловливает дальнейшее упрочнение связи поверхностных катионов (т. е. повышение степени пассивации металла). В то же время создающаяся при этом большая разность химических потенциалов между поверхностью твердой фазы и объемом металлической решетки с какого-то момента вызывает встречную диффузию анионов и катионов и постепенное формирование окисленной поверхностной пленки. Это образование или утолщение пленки не вносит ничего принципиально нового в природу лимитирующего акта ионизации. Тем не менее, диффузия катионов в поверхностные вакантные узлы из нижележащих слоев решетки металла может существенно изменять кинетику процесса. Однако именно в результате диффузии, поддерживающей химический потенциал металла в поверхностном слое выше равновесного, и появляется у пассивного металла на поляризационной кривой участок постоянной скорости растворения, которого нет у индивидуального окисла. [c.441]

Потенциал, при котором наступает пассивность (так называемый потенциал пассивации), и глубина пассивации, т. е. степень уменьшения скорости растворения, зависят от свойств металла и электролита. Так, никель, железо и стали пассивируются быстро и глубоко в растворах щелочей и поэтому практически не растворяются в этих средах. Свинец быстро и глубоко-пассивируется в сернокислых (нейтральных и кислых) растворах. [c.369]

Расчеты показывают, что отклонение суммарной поляризационной кривой от индивидуальных кривых составляет менее 5 % при п = 3 % при п = 4,6 и 0,1% при п = 6,9. Следовательно, для того чтобы корректно произвести расчет, должны быть известны токи поляризации по обе стороны от потенциала коррозии на 50-100 мВ. Затруднения могут происходить оттого, что в анодной части этой области может начаться пассивация металла при больших перенапряжениях может измениться реальная площадь электрода, исказиться первоначальная картина анодного процесса. [c.141]

Пассивационные свойства сплавов никель-хром хорошо коррелируют с соответствующими характеристиками индивидуальных металлов. Так, рост содержания хрома в сплавах N1—Сг приводит к смещению потенциала пассивации сплава в серной кислоте в отрицательном направлении [57,88] (рис. 8 [57] При этом также снижается кри- [c.19]

Обобщенная анодная кривая для металла, способного переходить в пассивное состояние, схематично представлена на рис. 1.2. На этой кривой имеются характерные точки фа — равновесный потенциал анодной реакции в данном электролите фст — стационарный потенциал металла в данной среде (потенциал коррозии) фп—потенциал пассивации ф пп ПОТСНЦИЭЛ ПОЛНОЙ ПЗС сивацин пп — плотность тока пассивации — плотность тока полной пассивации к — ток коррозии. [c.14]

Анодную защиту применяют только для оборудования из сплавов, которые склонны к пассивации в данном технологическом растворе. Коррозия этих сплавов в пассивном состоянии протекает гораздо медленнее. Анодную поляризацию защищаемого металла осуществляют с помощью источника постоянного тока, потенциостата, который автоматически регулирует потенциал защищаемого металла. [c.40]

Влияние никеля на пассивационные характеристики сплавов также хорошо согласуется с индивидуальными характеристиками этого металла. Согласно имеющимся данным, потенциал пассивации высокохромистой стали (25% [c.19]

Вблизи потенциала пассивации фп анодное растворение перестает подчиняться тафелевской зависимости скорость реакции начинает резко падать, достигая ничтожно малых значений при потенциале полной пассивации ф пп. При этом потенциале металл переходит в состояние, которое может характеризоваться как состояние повышенной стойкости металла, обусловленное торможением анодного процесса [4]. [c.14]

Потенциал, при котором наступает пассивность (так называемый потенциал пассивации), и глубина пассивации, т. е. степень уменьшения скорости растворения, зависят от свойств металла и электролита. Так, никель, железо и стали пассивируются быстро и глубоко в растворах щелочей и поэтому практически не растворяются в этих средах. Это явление широко используется на практике в качестве нерастворимых анодов в щелочных растворах применяют никель и сталь. Свинец быстро и глубоко пассивируется в сернокислых нейтральных и кислых растворах. В практических условиях свинец и его сплавы применяются в качестве нерастворимых анодов в растворах, содержащихЗОГ. [c.250]

Иногда применяют анодную защиту, в ходе которой потенциал металла сдвигается в положительную сторону. Если при это.м достигается потенциал пассивации металла, скорость саморастворения не увеличивается, а резко снижается. Для сдвига потенциала в положительную сторону достаточно ускорить сопряженную катодную реакцию. Для этого в раствор вводят окислители, которые легко катодно восстанавливаются, например хромат-ионы. Скорость катодного выделения водорода можно также ускорить, добавляя в поверхностный слой металла микроколичества платиновых металлов, оказываюихих сильное каталитическое действие (И. Д. Томашов, 1949 г.) [c.347]

При повышении плотности тока на аноде потенциал электрода сдвигается в положительную сторону и достигает потенциала пассивации , при котором ток резко снижается. Причиной пассивации является образование адсорбционных или фазовых оксидных пленок на поверхности анода. На ряде металлов, особенно это относится к благородным, толщина пассивирующей пленки составляет несколько мономолекулярных слоев, но тем не менее металл пассивируется. Оказывается, что иногда достато.чно совсем небольшого количества адсорбированного на поверхности кислорода, чтобы металл запассивировался. На других металлах, таких, как железо и никель, легко обнаруживаются на поверхности оксидные слои, представляющие отдельную фазу. В пользу пленочной теории пассивности также говорит и тот факт, что потенциал пассивации металла зависит от pH так же, как и равновесный потенциал металл-оксидного электрода, т. е. [c.25]

Важнейшими характеристиками склонности металлов К переходу в пассивное состояние являются потенциал пассивации и критический ток пассивацииг р (рис. 1). [c.14]

Аналогично другим пассивационным характеристикам потенциал пассивации рассматриваемых металлов зависит не только от их собственной природы, но и от состава раствора. В простейшем случае величина Фп является сравнительно простой функцией pH раствора, повышение которого облегчает пассивацию, что проявляется в смещении p в сторону отрицательных значений. Аналогичная зависимость х арактерна и для рассматриваемых нами металлов и сплавов [ 72-75], Однако такие простые случаи наблюдаются только тогда, когда анионы электролита не оказывают влияния на процесс растворения металлов. Если же та. кое влияние имеет место, то, по-видимому, вследствие конкурирующей адсорбции анионов и кислорода воды может не зависеть от pH, чо зависеть от анионного состава раствора. [c.15]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология