Пассивация теории

Согласно второй точке зрения, металлы, пассивные по определению 1, покрыты хемосорбционной пленкой, например, кислородной. Такой слой вытесняет адсорбированные молекулы НаО и уменьшает скорость анодного растворения, затрудняя гидратацию ионов металла. Другими словами-, адсорбированный кислород снижает плотность тока обмена (повышает анодное перенапряжение), соответствующую суммарной реакции М гё. Даже доли монослоя на поверхности обладают пассивирующим действием [16, 17]. Отсюда следует предположение, что на начальных этапах пассивации пленка не является диффузионно-барьерным слоем. Эту вторую точку зрения называют адсорбционной теорией пассивности. Вне всякого сомнения, образованием диффузионно-барьерной пленки объясняется пассивность многих металлов, пассивных по определению 2. Визуально наблюдаемая пленка сульфата свинца на свинце, погруженном в НаЗО , или пленка фторида железа на стали в растворе НР являются примерами защитных пленок, эффективно изолирующих металл от среды. Но на металлах, подчиняющихся определению 1, основанному на анодной поляризации, пленки обычно невидимы, а иногда настолько тонки (например, на хроме или нержавеющей стали), что не обнаруживаются методом дифракции быстрых электронов . Природа пассивности металлов и сплавов этой группы служит предметом споров и дискуссий вот уже 125 лет. Представление, что причиной пассивности всегда является пленка продуктов реакции, основано на результатах опытов по отделению и исследованию тонких оксидных пленок с пассивного железа путем его обработки в водном растворе К1 + или в ме-танольных растворах иода [18, 19]. Анализ электроно рамм пле- [c.80]

Согласно адсорбционной теории, пассивность хрома и нержавеющих сталей, благодаря их повышенному сродству к кислороду, может достигаться путем непосредственной хемосорбции кислорода из воздуха или водных растворов. Количество кислорода, адсорбированного таким образом, имеет тот же порядок величины, что и пассивная пленка на железе, образованная путем анодной пассивации или пассивации в концентрированной азотной кислоте или хроматах [27]. Сходным образом атмосферный кислород может адсорбироваться непосредственно на железе и запассивировать его в аэрируемых щелочных растворах, а также в растворах близких к нейтральным с повышенным парциальным давлением кислорода . [c.82]

Снижение скорости коррозии обусловлено пассивацией железа кислородом, о чем свидетельствуют значения потенциалов в насыщенной воздухом воде от —0,4 до —0,5 В, и в насыщенной кислородом воде (28 мл Оа/л) от 0,1 до 0,4 В. Вероятно, при повышенном парциальном давлении Оа поверхности металла достигает больше кислорода, чем может быть восстановлено в результате коррозионной реакции, излишек способен образовать пассивную пленку . Согласно оксидно-пленочной теории, избыток кислорода, предположительно, окисляет пленку РеО, при этом образуется другая пленка, имеющая лучшие защитные свой- [c.101]

Еще М. Фарадей указал на роль кислорода при пассивации поверхности металла. Это представление лежит в основе современных теорий пассивности. Согласно пленочной теории пассивности пассивация обусловлена образованием на поверхности металла фазовой окисной или гидроокисной пленок, например [c.382]

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]

Таким образом, явление пассивности состоит в повышении перенапряжения или замедлении процесса ионизации металлов вследствие изменения заряда и свойств поверхности, вызванных образованием на ней адсорбционных или фазовых слоев окислов. Часто полагают, что основное различие между адсорбционной и пленочной теориями сводится к вопросу о количестве пассивирующего окислителя илн форме его существования на поверхности. Однако резкой грани между ними в этом вопросе нет. Единственно четкая граница между двумя теориями может быть проведена в вопросе о механизме растворения пассивного металла. Согласно адсорбционной теории, анодный акт на пассивном металле тот же, что и на активном. В обоих случаях вследствие увеличения количества адсорбированного кислорода катион переходит в раствор. Адсорбированный окислитель лишь увеличивает перенапряжение при ионизации металла. В пленочной теории, наоборот, изменение скорости растворения при пассивации считается следствием изменения самой природы процесса. Место анодного образования окисла при этом занимает процесс химического растворения пассивирующего окисла, а анодный ток расходуется только на образование новых порций этого окисла по мере растворения предыдущих. [c.440]

Оказывается, что в отличие от разбавленных концентрированная серная, так же как и концентрированная азотная кислоты, не взаимодействует с железом. Правильнее сказать, что кратковременное взаимодействие происходит, но оно быстро прекращается. Специалисты говорят, что в крепких растворах этих кислот железо пассивируется. Еще в 1836 г. знаменитый английский химик М. Фарадей высказал предположение, что причиной пассивации является образование на поверхности металла плотной оксидной пленки. В свое время на это предположение не обратили должного внимания. Лишь через 100 лет эти взгляды возродил и развил известный русский ученый В. А. Кистяковский. После него этот взгляд на пассивацию оформился в виде теории. Согласно ей при пассивации на поверхности металла образуется сплошная и плотная оксидная (реже хлоридная, сульфатная, фосфатная) пленка толщиной в несколько [c.148]

Первая теория наиболее распространена, хотя не исключено, что в разных случаях процессы пассивации согласуются то с одной, а то с другой теорией. [c.149]

Почти во всех исследованных растворителях на анодных поляризационных кривых наблюдаются области активного растворения и пассивации железа. Продолжительность и соотношение этих областей в шкале потенциалов определяются природой электролита, в первую очередь его анионным составом [349, 977, 604, 605]. На формирование его пассивной области большое влияние оказывает присутствие воды. Природа пассивирующ,их пленок разнообразна от адсорбционных молекул растворителя до фазовых оксидных и солевых пленок [П99, 1227, 783]. Наряду с электрохимическим механизмом при коррозии железа наблюдается и чисто химический [632—635]. Уделено внимание теории подбора и практического использования ингибиторов коррозии в неводных средах [632— 635, 125, 126, 230]. [c.121]

В частности, Эванс, который является сторонником фазовой теории пассивности, считает (если предположить, что переход железа в раствор возможен только на участках с дефектной структурой), что для пассивации достаточно менее одного монослоя кислорода. Однако природа пассивирующего слоя не изменится. Для полной пассивации, по Эвансу, необходимо, чтобы на поверхности металла возникла трехмерная пленка [25]. Аналогичную точку зрения высказал недавно Хор [26]. По его мнению, одного монослоя кислорода может и достаточно для временного уменьшения реакционной способности металла, но для того чтобы металл остался в пассивном состоянии при изменении внешних условий (например, при переносе железа из концентрированного раствора азотной кислоты в разбавленный, которое наблюдали Фарадей и Шенбейн), необходима более толстая окисная пленка. [c.24]

Длительное время фазовая и адсорбционная теории пассивации противопоставлялись. На самом же деле оснований к этому мало, поскольку один вид пассивности может переходить в другой, а иногда, вероятно, они могут проявляться одновременно. В частности, известно, что фазовой пассивности предшествует адсорбционная, а адсорбционная, как было предположено Акимовым и Батраковым [28, с. И], облегчается при наличии на поверхности фазовой пленки. [c.24]

Выделившийся на корродирующей поверхности электроположительный металл, если он является, как ато обычно бывает, эффективным катодом с низким перенапряжением основной реакции катодной деполяризации (например, выделению водорода), может значительно сместить общий потенциал коррозионной системы в положительную сторону. При достаточном выделении катодного металла на поверхности потенциал системы сместится положительнее потенциала начала пассивации и система начнет переходить в пассивное состояние. При достижении же потенциала полной пассивации Е а система уже будет находиться в самопроизвольно устойчивом пассивном состоянии (теория этого процесса изложена в гл. II). Были предложены и другие объяснения снижения скорости коррозии металла в присутствии ионов благородных металлов в коррозионном растворе. [c.170]

Явление пассивации металлов было известно давно. Но только в 30-х годах XX в. началось более широкое изучение механизма пассивации и пассивного состояния металлов. При этом выявились две основные точки зрения на теорию пассивации. Сторонники [c.206]

Если исходить из адсорбционной теории пассивации и активации металлов, то нарушение пассивного состояния в отдельных точках можно объяснить адсорбционным вытеснением кислорода хлор-ионами с тех участков, где он менее прочно связан с металлом. Имеются указания, что дислокации, границы зерен особенно благоприятствуют адсорбции [36, 37]. [c.332]

Теория дифференциальных анодных кривых позволяет более глубоко представить электрохимический механизм этих явлений. Анодные поляризационные кривые тела зерна или блока зерна и надреза различаются как значением первого критического анодного потенциала (потенциалом пассивации), так и значением первого критического анодного тока (током пассивации). [c.61]

В настоящее время существуют две основные теории торможения реакции растворения металла при пассивировании. Согласно одной теории, пассивация является результатом образования на металлической поверхности адсорбционных слоев кислорода, кислородсодержащих соединений [5, 52, 43] или анионов [44]. По мнению одних исследователей, торможение растворения металлов связано с тем, что возникновение адсорбционного слоя, обладающего дипольным моментом, резко снижает скачок потенциала в ионном двойном слое, что обусловливает экспоненциальное уменьшение скорости растворения металла с увеличением количества адсорбированных атомов кислорода. По мнению других, адсорбция приводит к насыщению поверхностных валентностей ме-галла и изменению энергетического состояния атомов металла на поверхности. [c.87]

Полученные данные лишь частично характеризуют активное, пассивное и транспассивное состояния металлов и определяют условия, при которых можно ожидать реализации каждого из них. Однако они не указывают на причину перехода металла из активного состояния в пассивное и из пассивного в транспассивное. Для объяснения явлений пассивности были предложены пленочная и адсорбционная теории. В пленочной или фильмовой (Кистяковский) теории пассивности, берущей начало от Фарадея, предполагается, что переход металла из активного состояния в пассивное вызван образованием на его поверхности тонкого, обычно окисного слоя, отделяющего металл от окружающей среды и препятствующего, таким образом, его растворению. Образующийся окисный слой имеет толщину в несколько молекулярных слоев и его можно рассматривать как фазовый окисел. Чем совершеннее структура окисного слоя, чем меньше в нем разрывов и дефектов, тем полнее пассивация и тем меньше скорость растворения металла в пассивном состоянии. Одним из доказательств справедливости фильмовой теории служит тот факт, что для многих металлов, например для меди, свинца, серебра и платины, потенциалы пассивации сд и активации Сак лежат по обе стороны от обратимых потенциалов соответствующих металл-окисных электродов. Точно так же характер зависимости потенциала пассивации от кислотности раствора часто (в том числе и для перечисленных металлов) отвечает изменению потенциала металлического электрода второго рода с pH [c.454]

Кристаллохимическая теория предусматривает возможность образования пакетов слоев роста (состоящих из нескольких этажей двухмерных зародыщей) как результата наложения эффектов пассивации поверхности и изменения ионной концентрации раствора вблизи фронта роста. Предполагается, что часть поверхности, длительное время находившаяся в контакте с раствором, становится отравленной, и образование на ней нового двухмерного зародыша требует добавочной энергии. Напротив, поверхность только что возникшего двухмерного зародын.а остается свободной от адсорбированных посторонних частиц и на ней может с меньшими энергетическими затратами возникнуть новый двухмерный зародыш. Толщина такого пакета ограничивается падением концентрации в зоне наслоения двухмерных зародышей, который может поэтому продвигаться лишь по поверхности грани, а не в направлении, перпендикулярной к ней. Существование пакетов двухмерных зародышей наблюдалось многими авторами. [c.338]

Полученные данные лншь частично > арактеризуют активное, пассивное II трапспассивпое состояния металлов и определяют условия, при которых можно ожидать реализации каждого из них. Они ничего не говорят о причинах перехода металла из активного состояния в пассивное и из пассивного е1 транспассивное. Для объяснения явления пассивности были предложены две теории — пленочная и адсорбционная. В пленочной, или фильмовой (Кистяковский), теории пассивности, берущей начало от Фарадея, предполагается, что переход металла из активного состояния в пассивное вызван образованием на его поверхности тонкого, обычно оксидного, слоя, отделяющего металл от окружающей среды и препятствующего, таким образом, его растворению. Образующийся оксидный слой имеет толщину в несколько молекулярных слоев, и его можно рассматривать как фазовый оксид. Чем совершеннее структура оксидного слоя, чем меньше в нем разрывов и дефектов, тем полнее пассивация и тем меньше скорость растворения металла в пассивном состоянии. Одним из доказательств справедливости пленочной теории служит от факт, что для многих металлов, например для меди, [c.481]

Теория пассивности уже частично рассматривалась выше, и следует вновь обратиться к этому материалу (см. разд. 5.2). Контактирующий с металлической поверхностью пассиватор действует как деполяризатор, вызывая возникновение на имеющихся анодных участках поверхности высоких плотностей тока, превышающих значение критической плотности тока пассивации /крит-Пассиваторами могут служить только такие ионы, которые являются окислителями с термодинамической точки зрения (положительный окислительно-восстановительный потенциал) и одновременно легко восстанавливаются (катодный ток быстро возрастает с уменьшением потенциала — см. рис. 16.1). Поэтому трудновос-станавливаемые ионы или С101 не являются пассиваторами [c.261]

Второй способ защиты — введение в металл компонентов, повышающих его коррозионную стойкость в данных условиях, или удаление вредных примесей, ускоряющих коррозию. Он применяется на стадии изготовления металла, а также при термической и механической обработке металлических деталей. Общую теорию коррозионного легирования предложил Н. Д. Томашов. Во многих случаях легирование металла, мало склонного к пассивации, металлом, легко пассивируемым в данной среде, приводит к образованию сплава, обладающего той же (или почти той же) пасснвируемостью, что и легирующий металл. Таким путем получены многочисленные коррозионностойкие сплавы, например нержавеющие стали, легированные хромом и никелем. [c.17]

Пассивацию могут вызывать также и солевые пленки, образующиеся при растворении металла. Согласно адсорбционно-электрохимической теории пассивности пассивация связана с появлением на поверхности металла монослоя или даже долей монослоя адсорбированного кислорода. Адсорбированный кислород изменяет энергетическое состояние поверхностных атомов, блокирует активные центры растворения металла и изменяет структуру двойного слоя. Иногда необходимо учитывать одновременно пассивацию за счет образования как фазовых, так и двумерных оксидных или гидрооксидных слоев. Поэтому пленочную и адсорбционно-электрохимическую теории не следует противопоставлять друг другу. [c.367]

Пассивацию могут вызывать солевые пленки, образующиеся при растворении металла. Пленочная теория развивалась в работах В. А. Кистяковского, Н. А. Изгарыщева, Г. В. Акимова, Ю. Эванса и др. Согласно адсорбционно-электрохимической теории пассивности (Б. В. Эршлер, Б. Н. Кабанов, Я. М. Колотыркин и др.) пассивация связана с появлением на поверхности металла монослоя или даже долей монослоя адсорбированного кислорода. Адсорбированный кислород изменяет энергетическое состояние поверхностных атомов, блокирует активные центры растворения металла и изменяет структуру двойного слоя. Иногда необходимо учитывать одновременно пассивацию за счет образования как фазовых, так и двумерных окисных или гидроокисных слоев. Поэтому пленочную и адсорбционно-электро-химическую теории не следует противопоставлять друг другу. [c.382]

Адсорбционная теория объясняет пассивацию образованием на [юверхности металла при анодной поляризации моно- или даже субмонослоя адсорбированного кис. юрода. Под действием адсорбированного кислорода меняется энергетическое состояние поверхностных атомов металла, происходит блокировка активных центров, что и приводит к замедлению коррозионного процесса. Имеющиеся в литературе данные указывают на необходимость учета для истолкования природы пассивации как первого, так и второго механизмов. [c.273]

Но вместе с тем многие данные не согласуются с такой концепцией. Выше уже отмечалось расхождение в величинах Фладе-потенциала, рассчитанных согласно пленочной теории пассивации и найденных экопериментально для железа. [c.119]

Основы электрохимической кинетики заложили М. Фольмер, Т. Эрден-Груз и ученые школы А. Н. Фрумкина и Я- Гейворовско-го. Интенсивные исследования привели к углублению теории процессов на поверхности электрода, адсорбционных явлений и их роли в кинетике электрохимических реакций, выявлению сущности явлений пассивации металлов и коррозии, электрокристаллизацин, механизмов явлений в расплавах, сущности электрокатализа. [c.57]

Анодное растворение сталей и чугунов в различных растворах кислот и солей связано с пассивацией их поверхности.. - В настоящее время пассивное состояние металлов объясняют пленочной и адсорбционной теориями, которые не противоречат, а лишь дополняют друг друга [200, 227, 282 - 286]. Пленочная теория пассивности исходит из возможности образования на поверхности железа при определенных значениях потенциала пленки, состоящей из труднорастворимого ( Се20з и легкорастворимого оксида Например, начало пассивации железа в раство- [c.72]

Изложенные соображения в чистом виде относятся к теории совместного разряда ионов в несопряженных системах, т.е. в условиях, когда скорость восстановления отдельных разряжающихся ионов не отличается от кинетики их совместного разряда. Электроосаждение железа и его спларов следует рассматривать как разряд ионов в сопряж.ен-ной системе. В зтих условиях на скорость разряда ионов металлов влияют природа подложлси, строение двойного слоя и состояние ионов в растворе. В зависимости от природы и электрохи14ичесиого состояния поверхности электрода потенциал восстановления может уменьшаться,например, в результате сплавообразования или увеличиваться из-за склонности того или иного металла к пассивации. [c.166]

Электрохимическая теория питтинговой коррозии объясняет питтинг образованием пар дифференциальной аэрации. В растворе, находящемся в локальном углублении образца, уменьшается концентрация растворенного кислорода, в результате чего снижается степень пассивации металла. Поверхность углубления становится анодом по отношению к окружению, покрытому нормальной пассивирующей оксидной пленкой. Непосредственно питтинг образуется за счет локального анодного растворения. Ионам С1" отводится роль нарушителей пассивного состояния. По мере роста питтинга на месте поврежденной пассивирующей пленки в его полости образуется Al lg. Вследствие его гидролиза в питтинге устанавливается пониженное значение pH 3—4 и идет активное растворение алюминия. [c.230]

Основные научные исследования посвящены разработке количественных электрохимических методов исследования и способов пассивации металлов. Внес существенный вклад в развитие иотенциометрии и технику измерения pH развил теорию стеклянных электродов в применении к процессам контроля. Установил механизм пассивации [c.565]

Как видно, зависимость скорости анодного растворения от потенциала описывается обычной тафелевской прямой. Действительно, если отложить экспериментальные результаты, полученные при анодном растворении металлов, например железа, в полулогарифмических координатах, то получим требуемую теорией прямую с тем или иным наклоном. Однако вблизи потенциала пассивации фп анодное растворение перестает подчиняться тафелевской зависимости скорость реакции начинает резко падать, достигая ничтожно малых значений при потенциале полной пассивации (фп.п). При этом потенциале металл становится полностью пассивным, т. е. переходит в состояние, которое, по Томащову [2, с. 13], определяется как состояние повыщен-ной коррозионной устойчивости металла, вызванное торможением анодного процесса. [c.10]

В связи с этим нами были предприняты попытки изыскать методы, которые позволили бы наблюдать за изменением полупроводниковых свойств окисных фаз, возникающих на поверхности металлов в процессе анодного окисления и пассивации. Весьма плодотворным в этом отношении оказался разработанный метод фотоэлектрической поляризации (ф. э. п.), который позволяет непрерывно, не вынимая электрод из электролита, наблюдать за поверхностной полупроводниковой фазой, изменением ее дефектной структуры и состава в процессе анодного окисления. Теория и сущность метода описаны в работах [21]. Из теории метода ф. э. п. следует, что характер и степень отклонения от стехиометрии окисла связаны со знакам и амплитудой фотоответа соотношением [c.20]

Франкенталь [27] на сплавах системы Ре—Сг недавно показал, что пленка из адсорбированного кислорода приостанавливает коррозионный процесс при потенциалах более положительных, чем потенциал пассивации, однако металл вновь активируется, когда потенциал становится более отрицательным. Трехмерная пленка окисла защищает от коррозии и в том случае, когда потенциал сместится в область, характерную для активного растворения. В этом смысле адсорбционная пленка не нарушает обратимость системы, в то время как трехмерная пленка создает дополнительный тормозящий эффект. Из этих экспериментов делается вывод, что наблюдаемые изменения свойств системы несомненно связаны с наличием пленок значительной толщины. В ряде случаев (действие I- и Р в кислотах) пассивное состояние действительно обусловлено адсорбционными слоями, но удовлетворительной теории, которая объясняла бы эти явления, пока еще не существует. [c.24]

Доказательствами для подтверждения справедливости такого представления о структуре пленки служат следующие факты. Значение Q B) в широкой области потенциалов остается равным — 0,7 мкулон см , что близко к значению 0,6 мкулон1см , рассчитанному для восстановления монослоя адсорбированных атомов кислорода. То, что вещество В не защищает железо и низкохромистые сплавы и становится защитным для сплавов с 12% Сг, хорошо согласуется с теорией пассивности Юлига (теорией электронных конфигураций), который полагает, что при этом критическом составе на сплаве может происходить хемосорбция кислорода (41). Медленный рост значения Q P) при потенциалах < -Ь 1,05 в указывает на то, что сильные адсорбционные силы тормозят движение ионов металла через адсорбированную пленку. Такая модель находит подтверждение также в исследовании зависимости емкости сплавов от потенциала [54]. Таким образом, результаты этой работы указывают на сложную природу пассивной пленки, образующейся при пассивации хромистых сталей. [c.27]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология