Свържи се с корозия на метали
Най-често срещаният тип на корозия е електрохимична корозия, което се случва в метален контакт с водни разтвори на електролити - морска и речна вода, почва и атмосферна влага и т.н. В интерфейса метал електролит възниква разлика в потенциала (стационарна потенциал), степента на което зависи от скоростта на метал окисляване и редукция на корозивни окислителя на околната среда.
Отличителните белези на галваничната корозия са:
· Поток в електролитни разтвори;
· Зависимост на скоростта на корозия на потенциала на електрод на метала в корозивна среда;
· Външен вид на електрически ток;
Галванична корозия настъпва най-малко три етапа.
1. Ме метал окисляване → Me п + + СИ.
2. Възстановяване на корозивна среда на окислител зависи от естеството на корозивна среда:
а) в неутрални среди (море, река, течаща вода, атмосферни условия, почва), окислителят е кислород O2. който се редуцира чрез взаимодействие на
б) окислител в кисела среда е Н + йон:
в) в алкални среди окислител е вода:
г) в слабо кисела среда в присъствието на кислород може да се осъществи реакция
Следователно, корозия може да се появи или поглъщане на кислород (A, G) или с отделянето на водород (В, С).
3. образуването на корозионни продукти (най-често оксиди и прът-droksidov).
Корозия продукти често пасивирани метал. Пасивиране - корозия забавяне поради образуването на металната повърхност на защитното фолио на продукти на корозията. Те са бариера между метала и околната среда. Филмите имат защитен ефект, ако те са компактни, имат добра адхезия (прилепване) към металната повърхност и химически стабилен в дадена среда.
Най-често и важно секвестиращ агент - кислород. По този начин, кислород засяга скоростта на корозия в две посоки: от една страна той ускорява корозия като мощен антиоксидант, другата - пасивиране метал.
Най-податливи на пасивиране на титан, неръждаема стомана и алуминий.
В момента има две електрохимична теория на корозия.
1. Теория mikrokorrozionnyh елементи.
2. кинетичната теория на свързани реакции.
Теория mikrokorrozionnyh елементи. Според тази теория върху повърхността на сплав и технически метали в контакт с електролита настъпва електрохимична хетерогенност (хетерогенност), т.е. Много различни електродни потенциали. В резултат на това цялата повърхност е покрита с метален късо съединени mikrokorrozionnymi елементи, които работят на принципа на електрохимичната клетка (Фигура 2). Където части с по-малка стойност капацитет # 966; а е анод. и те са течаща реакцията на анод - окисляване на метала. Районите с голям потенциал стойност # 966; а е катод. те се появят корозивни възстановяване на околната среда окислител. Електроните протичат от анода към катода части на метала и електролит йонна дифузия на случи.
Фиг.2. Поява mikrokorrozionnyh елементи
в електрохимична корозия:
Причините за хетерогенност на електрохимична метална повърхност могат да бъдат:
· Наличието на примеси в метала (Пример 1);
· Структурна хетерогенност на сплавта (Пример 2);
· Досег филми оксид (пример 3);
· Аерирането нехомогенни (виж Пример 4);
· Хетерогенен метал повърхностна обработка;
· Нееднородност на вътрешните напрежения;
· Неправилни физически условия (температурни разлики, светлина).
ПРИМЕР 1 месинг корозия в морска вода. Структурно хетерогенност на месинг (медни сплави, съдържащи до 45% цинк) води до поцинкован т.е. окисление на цинк, който е анодна по отношение на компонента на мед
(# 966; тУ (Zn) <φ мв (Сu)). Возникает микрокоррозионный элемент:
A: Zn - 2е → Zn2 +.
Общата реакция (корозия продукт):
Желязо (железни сплави и повече от 2% въглерод) се подлагат на графитизация, т.е. окисляване на желязото, като железен е обогатен с въглерод.
Пример корозия 2 въглеродна стомана при атмосферни условия. Въглеродна стомана е смес от микрочастици на химичните съединения на желязо с въглерод Fe3 C (цементит), и смеси на желязо с въглерод (перлит). В атмосферни условия върху стоманената повърхност, кондензира вода за да се образува тънък филм, който се разтваря различни оксиди и кислород, т.е. формира електролит. В резултат на контакт между цементит и перлит с електролита възникнат електродни потенциали, където # 966 (Fe) <φ(Fe3 C), что приводит к образованию микрокоррозионного элемента (рис.3):
-A: Fe - 2е → Fe 2+
Основно желязо корозия продукт Fe (ОН) 2, след това се окислява до получаване на вторичен продукт - ръжда Fe (ОН) 3:
Фигура 3. Появата mikrokorrozionnogo елемент
върху повърхността на стомана
Пример 3 Корозия на алуминий в алкална среда. Повърхността е покрита с непрекъснат метален алуминиев оксид филм, който е частично под действието на алкален разтворим (Фигура 4):
В резултат на това във филма се образуват пори, което ще бъде анодните части и частиците на Al2 О3 - катод части, като # 966 (Al) <φ(Al2 O3 ). Возникает микрокоррозионный элемент
-A: Al - 3д → Al 3+
Тъй като алуминиев хидроксид има амфотерни свойства следният реакцията протича:
Фигура 4. Поява mikrokorrozionnyh елементи
върху повърхността на алуминий
Пример 4. корозия на метали при условия на диференциално аерация, т.е. по отношение на неравномерното подаване на кислород към различните части на металната повърхност. Такава корозия често се случва в пукнатини, фуги, пукнатини, под капките на влага и т.н. Помислете стомана корозия, която се проявява под капка морска вода, разположени върху металната повърхност (Фигура 5). От центъра на спада на концентрацията на кислород е по-малко, отколкото в периферията, площите с центъра на спада ще анода и капка по периметъра - катода.
Фигура 5. Поява mikrokorrozionnyh елементи
при условия на диференциално аерация
Тези примери показват, че с помощта на елементи mikrokorrozionnyh теория може да обясни на потока от корозия инженерни метали и сплави, т.е. в случаите, когато има електрохимична хетерогенност на повърхността. Корозия на химически чисти метали обяснява кинетичната теория на свързани реакции.
Кинетичната теория се приема, че металите са термодинамично нестабилни в околната среда и следователно може да се появи корозия в отсъствието на електрохимична хетерогенност. Когато този метал окисляване и редукция окислител може да се осъществи в една точка, променлив във времето. За електрохимична корозия трябва да присъства в среда окислител потенциал, който е по-голям потенциал на метала: # 966; мет <φокисл. Например, цинк корродирует в кислой сре-
де, като # 966 (Zn) <φ(H + ). Медь не корродирует в кислоте, так как φ(Cu)> # 966 (Н +).
По този начин, кинетичната теория е обобщение на електрохимична теория на корозия.
4. Фактори, влияещи върху скоростта на
корозия на метали
Скоростта на корозия зависи от много фактори, които са разделени на вътрешна и външна.
Вътрешните фактори на корозия. Характерните тенденцията на метала за галванична корозия е стандартна му равновесие потенциал на метала в позиция система Периодичната Менделеев, чистотата на метала или сплавта, количеството зърно, термична или механична обработка на метал, тенденцията за пасивиране т.н. По този начин, по-нисък потенциал на равновесие, толкова по-голяма тенденция за корозия на метала: (# 966 (Fe2 + / Fe) = -0,44 B - желязо кородира в много среди; # 966 (Au + / Au) = +1,68 Б - злато (благороден метал) не е кородирала).
Въпреки това, има група от много активен, но устойчиви на корозия метали (Al, Ti, и т.н.). Тяхната съпротива поради високата склонност да се пасивира. На повърхността, образувани защитни филми оксид (на алуминий -. Al2 О3 на титан - ТЮ2). Устойчивост на корозия на другите метали се увеличава поради пасивиране.
В метал устойчивост на корозия се влияе от чистотата на метала: наличието на примеси често намалява. Повечето сплави са по-податливи на корозия от чисти метали. Внимателно третиране на повърхността (полиране, смилане) повишава стабилността на метал, улеснява образуването на по-съвършени и хомогенни филми. Върху гладка повърхност условия за кондензация на водни пари, по-малко благоприятни от грапава. Грапавата повърхност увеличава действителната повърхност на метала е трудно да се образува защитен филм.
Тя засяга скоростта на корозия и наличието на вътрешни напрежения. На обтегнати области унищожени от защитен филм и влошаващите се условия на формирането им. Голямо влияние върху скоростта на корозия на сплавта също имат следната структура на решетка кристалната структура, и т.н.
корозия външни фактори. Външни фактори корозия включват фактори, свързани с състав на корозивна среда, рН, температура, скорост на корозивна среда
и т.н.
1. зависимостта на степента на корозия на концентрацията на водородните йони (рН).
Всички метали в зависимост от естеството на скоростта на корозия на рН могат да бъдат разделени в няколко групи (Фигура 6):
а) благородни метали (Au, Pt, Ag), стабилни в кисела, неутрална и алкална среда;
б) метали, нестабилни в кисела среда malostoykie в неутрално положение и стабилни в алкални среди - Mg, Fe, Mn. Това се дължи на свойствата на филми оксид, които са лесно разтворими във киселини и неразтворими в основи;
в) нестабилна метал в кисела и в алкална среда (амфотерен метал) - Al, Zn, Pb, Sn и др.;
ж) метали нестабилни в кисела среда, устойчив на неутрална и алкална среда (Ni, Co).
Фигура 6. Зависимостта на темповете на корозия на металите
рН на корозивна среда, и - благородни метали;
б - Mg, Fe, Mn; в - амфотерни метали
2. Зависимостта на скоростта на корозия на състава на корозивна среда.
На корозивни средата може да бъде настоящите вещества, които повишават корозия (наречените промотори) и (корозионни инхибитори) забавяне.
Вещества, които ускоряват корозията, разрушават защитния филм върху металната повърхност. йони най-агресивните активатор са Cl -. Br -. I - (те ускоряват корозията на почти всички метали). Тези йони изместват кислород от филм оксид, като филмът неразтворим. Това води до образуването на пори в филмите, които са анодните порции.
Забавители са вещества, значително намаляване на скоростта на корозия. Те включват:
- вещества, които образуват върху металната повърхност защитен пасивен филм: NaNO3. NaNO2. CR2 О7 2-. O2 и др.:
- вещества, които образуват умерено разтворима сол филм с йони на корозия метал: SiO2 2-. CO3 2-. OH - и др.
Трябва да се отбележи, че едно и също вещество може да инхибира корозията на някои метали и подобряване на корозия друг. Например, в алкални разтвори устойчива стомана и амфотерни метали нестабилни. В разтвори, съдържащи амоняк NH3. устойчива стомана и мед е нестабилна.
3. Зависимостта от скоростта на корозия на концентрацията на разтворени соли (фиг.7).
В присъствието на окислител O2 концентрация увеличаване на разтвореното вещество (соленост) води до повишаване на корозия (област на фигура 7), поради увеличаване на проводимостта на средата. От друга страна, увеличаване на концентрацията на соли намалява разтворимостта на кислород, като по този начин намалява при високи проценти корозия соленост (част В на фигура 7).
Фигура 7. Зависимостта на скоростта на корозия на соленост
корозионна среда
4. Зависимостта от скоростта на корозия на температурата.
Температурата има значителен ефект върху скоростта на електрохимичната корозия. Според законите на химична кинетика, повишаване на температурата води до увеличаване на скоростта на корозия. Тази зависимост се поддържа при концентрация постоянна кислород в системата, например, когато се работи парогенератора (линия на фигура 8).
Ако кислород може да бъде освободен от разтвора с повишаване на температурата (отворен резервоар за вода), в зависимост от скоростта на корозия на температурата ще има различен вид - с максимум при т ≈ 80 ° С (крива В на фигура 8). Намаляване на скоростта на корозия с допълнително повишаване на температурата ще се дължи на намаляване на концентрацията на кислород.
Фигура 8. Зависимостта от скоростта на корозия на температурата:
и - затворена система; б - отворена система
5. зависимостта на скоростта на корозия от движението на корозионна среда.
От особено значение за този фактор има канали, когато се движат кораби и т.н. Освен това, в прясна вода в присъствието на кислород зависимост ще има сложно (Фиг.9, крива 1). На може да спомена няколко части на кривата. Парцел А съответства на повишаване на корозия чрез увеличаване на притока на кислород към металната повърхност. Парцел б - намаляване на скоростта на корозия поради образуването на пасивен филм поради високите концентрации на кислород, доставени на металната повърхност на движещ се поток. Парцел - вода с много висока скорост има повреда на защитното фолио и повишаване на корозия (скоростта на корозия с повече
10 м / сек).
Фигура 9. Зависимостта на скоростта на корозия на стомана от движение
корозионни среди: 1 - корозия в прясна вода;
2 - корозия в морска вода
В морска вода стационарни потенциали увеличават в ред метален Mg → Zn → Al → Cd → Fe → Pb → Sn → Ni → Cu → Ti → Au. Ето защо всяка следваща метал в контакт с предишното засилва неговата корозия. Колкото по-голяма отстранените метали един от друг в споменатия ред, толкова скоростта на корозия на контакта.
Например, стационарен потенциал на дуралуминиум (Al-Cu система сплав) в морска вода е по-отрицателен от тази на мед, никел, олово, желязо, но по-положителна от тази на кадмий, алуминий и цинк. Съответно, корозия в морска вода дуралуминиум засилено от неговия контакт с Cu, Ni, Pb, Fe. При контакт с Cd, Al, Zn дуралуминиум корозия намалява.
Друг пример е появата на опасно контакт елемент makrokorrozionnogo кърмата. стомана корпуса на плавателния съд е анод и при контакт с него перка от бронз - катод:
Да разгледаме ефект върху скоростта на корозия на съотношението на контактна площ на контакт с метални повърхности. Корозия метал анод плътност на тока се определя от формулата
при което - площ на метал (- катод - анод). Поради факта, че плътността на тока и скоростта на метал разтваряне при пряко пропорционална на корозия, скоростта на разтваряне на металната анода е по-висока, толкова по-голяма съотношение. ,
Следователно, когато корозия контакт е особено опасна такава комбинация от метали в който анодът има малка площ, а катодът - голям ( <<). В этом случае анод малой площади корродирует интенсивно.
Помислете за характера на разпределението на корозия в елемент на ръжда. Оказва се, че на ръжда ток се разпределя равномерно върху чифтосване метали. Най-високата плътност на тока може да се очаква в близост до мястото на контакт (Фигура 10 а), и обратно, по-голямо разстояние от контактни точки, по-малко проникване дълбочината на корозия увреждане на металната повърхност на анода.
Фигура 10. Моделът на разпределение на корозия
с ръжда
Важен фактор за укрепване на ръжда е движението на корозивна среда. Например, свържете корозия плътност на тока за анода на алуминиева сплав в движещ скорост 10 м / сек в морската вода, приблизително 10-15 пъти по-висока от сумата на Ia в спокойно морската вода.
Съвременните кораби имат голям брой структури, изработени от различни метала, който се поддържа в контакт един с друг в морската вода или морска атмосфера:
· Кораб надстройка от алуминиева сплав и стоманени корпуса на кораб;
· Напластяване корпуса листове от неръждаема стомана и въглеродна стомана;
· Тръби медни и алуминиеви сплави, както и стоманени галванизирани стоманени тръби;
· Propeller вал е изработен от бронз и стоманени листове корпусно покритие и т.н.
Да се разработят мерки за защита на конструкции от корозия контакт трябва да се ръководи от ГОСТ 9.005-72. Метали, сплави, метални и неметални неорганични покритие. Допустима и недопустима контакт с метали и неметали.
Основното изискване е следното:
· Избор на марки в контакт метали трябва да бъде рационално, т.е. необходимо да се разгледа техните стационарни потенциали в конкретна корозионна среда, повърхностните зони на части и други фактори;
· Между части, изработени от различни метали трябва да се прилага, когато е възможно, изолационни уплътнения, замазки, уплътнители;
· Конюгиращ части контакт следва да се прилагат за армиран изолиращ слой.