Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии. Килимник А.Б - 10 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

−
−=
h
EUmh
k
dt
dh
5,0
))(2(56,12
exp
.
В интегральной форме уравнение зависимости толщины тонкой оксидной пленки от времени h = k ln (at + 1) соответст-
вует экспериментально полученным данным на различных металлах.
При окислении многих металлов наблюдается смена лимитирующей стадии процесса роста оксидной пленки в зависи-
мости от парциального давления кислорода и температуры. Например, на никеле при температурах ниже 573 К лимитирую-
щей стадией является стадия переноса электрона в тонкой пленке путем туннельного эффекта, а при температурах выше
773 К – стадия диффузии окислителя в толстом слое оксида никеля.
В технике часто используют сплавы металлов. Состав оксидной пленки существенно зависит от соотношения концентра-
ций металлов в сплаве. Например, на латунях с содержанием цинка до 14 % образуется слои смешанного оксида меди и цин-
ка с содержанием цинка и меди в нем пропорциональным содержанию этих металлов в сплаве, а на латунях с содержанием
цинка более 20 % растет защитная пленка, состоящая только из оксида цинка. Для практических целей важно, чтобы оксид-
ные пленки длительное время сохраняли свои защитные свойства.
Целостность защитных оксидных пленок на металлах определяется рядом условий: 1) стойкостью оксидной пленки к
химическому воздействию агрессивной среды; 2) разностью коэффициентов объемного и линейного расширения металла и
оксида; 3) наличием и величиной внутренних механических напряжений; 4) прочностью оксидной пленки в условиях знако-
переменных и постоянных механических нагрузок.
Примененный выше подход можно использовать и при рассмотрении вопросов образования защитных пленок из других
химических соединений металлов. При этом общий вид уравнений для скорости роста покрывающих слоев сохраняется.
Рассмотренные теоретические вопросы образования слоев химических соединений металлов используются при разра-
ботке методов защиты от атмосферной коррозии (термическое, паротермическое и химическое оксидирование, фосфатиро-
вание, сульфидирование и т.д.).
3. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ
Электрохимическая коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металлов и их сплавов вследствие электро-
химического взаимодействия их с растворами или расплавами электролитов. Разрушаются анодные участки поверхности метал-
лического изделия, а на катодных участках ее происходит восстановление молекул или ионов окислителя. В металле возникает
электрический ток: электроны, освободившиеся в анодной реакции, перемещаются к катодным участкам и восстанавливают
окислитель. Таким образом, электрохимическая коррозия металлов сопровождается возникновением большого числа микро- и
макрогальванических элементов. Для предсказания возможности и скорости электрохимической коррозии, а также для разработ-
ки и применения методов защиты необходимо знание явлений, происходящих при погружении металлов в растворы или расплавы
электролитов.
3.1. ЯВЛЕНИЯ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРИ ПОГРУЖЕНИИ МЕТАЛЛА В РАСТВОР ЭЛЕКТРОЛИТА
При погружении металла в раствор собственной соли возможен переход ионов металла из металлической фазы в рас-
твор (анодный процесс) или обратно (катодный процесс).
Если на металле протекает анодная реакция, то ей соответствует анодный потенциал Е
а
и анодный ток I
а
.
Если на металле протекает катодная реакция восстановления его ионов, то устанавливается катодный потенциал Е
к
и
катодный ток I
к
. Если на металле протекает обратимо только одна реакция его окисления-восста- новления, то устанавлива-
ется обратимый электродный потенциал Е
о
, а ток, соответствующий этому состоянию называют током обмена I
o
.
Скорость катодной или анодной реакции часто выражают через плотность тока i с индексом "к" или "а", соответствен-
но.
Величина обратимого электродного потенциала ионно-металличе-ского электрода рассчитывается по уравнению Нерн-
ста:
a
nF
RT
EE ln+=
o
,
где
o
E
– стандартный электродный потенциал; R – газовая постоянная; F – число Фарадея; n – число электронов; a – актив-
ность ионов металла в растворе.
Если на металле протекают несколько электродных реакций, то устанавливается стационарный электродный потенциал
Е
х
.
Стационарный потенциал определяют экспериментальным путем.
Важное значение для теории и практики защиты от коррозии имеют потенциалы нулевого заряда поверхности метал-
лов. Потенциал нулевого заряда поверхности металла Е
нз
отвечает такому состоянию, когда в отсутствие адсорбции ионов из
раствора электролита заряд его поверхности равен нулю.
Потенциал нулевого заряда поверхности разделяет области положительно и отрицательно заряженной поверхности ме-
талла.
Неполярные молекулы органических веществ адсорбируются на поверхности металла, если его стационарный потенци-
ал находится вблизи значения Е
н.
з
.
Удаление органического вещества с поверхности металла становится возможным лишь при значительном смещении ве-
личины электродного потенциала в положительную или отрицательную сторону от значения потенциала нулевого заряда
поверхности данного металла.
Полярные молекулы органических веществ могут адсорбироваться на положительно или отрицательно заряженной по-

Страницы