Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии. Килимник А.Б - 14 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

дуемый электрод подается поляризующий ток, изменяющийся по линейному закону. При небольших скоростях изменения
тока для записи зависимости Е = f
(i) применяют двухкоординатные самопишущие потенциометры, а в других случаях – не-
обходимо использовать осциллографы с памятью. Полученные по этим методикам поляризационные кривые для анодного и
катодного процесса различных металлов пересекаются при достижении стационарного потенциала коррозии.
Для измерения электродных потенциалов применяют различные электроды сравнения. Выбор электрода сравнения за-
висит от состава агрессивной среды и растворителя.
3.5. КАТОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
В процессе электрохимической коррозии на анодных участках поверхности протекает реакция окисления металла: ионы
металла покидают поверхность и перемещаются в раствор электролита. На катодных участках поверхности корродирующего
металла восстанавливаются ионы или молекулы окислителя агрессивной среды.
Ионы или молекулы окислителя, восстанавливающиеся в катодном процессе электрохимической коррозии вместо ио-
нов окислившегося в анодном процессе металла, называются деполяризаторами.
Чаще всего в коррозионных процессах роль деполяризатора играет ионы гидроксония (Н
3
О
+
), молекулы воды и кисло-
род, поэтому ниже будут рассмотрены условия протекания и механизмы этих процессов.
Катодное восстановление ионов гидроксония и молекул воды
(водородная деполяризация)
Процесс коррозии, в котором катодная реакция осуществляется за счет восстановления ионов гидроксония (Н
+
+ e =
½ H
2
) или молекул (H
2
O + е = ½ Н
2
+ ОН
–
), называется процессом коррозии с водородной деполяризацией.
Термодинамическая вероятность протекания коррозии с водородной деполяризацией определяется следующим обра-
зом: если обратимый электродный потенциал водородного электрода больше, чем обратимый электродный потенциал ион-
но-металлического электрода (Е
0,1
> Е
0,2
), то процесс коррозии с водородной деполяризацией возможен.
Обратимый электродный потенциал водородного электрода необходимо рассчитывать с учетом парциального давления
водорода
2
Н
Р
в газовой фазе и рН раствора электролита:
Е
0,1
= –
2
H
ln
2
pH
303,2
P
F
RT
F
RT
− .
Обратимый электродный потенциал ионно-металлического электрода рассчитывается с учетом реальной активности
ионов металла в растворе электролита по уравнению Нернста. Например, при коррозии углеродистой стали в растворе сер-
ной кислоты с рН = 4, активностью ионов желе- за 10
–3
при парциальном давлении водорода 10
–5
атм и температуре 298 К
электродные потенциалы этих электродных процессов принимают значения: Е
0,1
= – 0,094 В, Е
0,2
= – 0,527 В. Так как – 0,094 >
– 0,527, то процесс коррозии с водородной деполяризацией возможен.
Процесс восстановления ионов водорода состоит из стадий:
а) диффузия ионов гидроксония к поверхности металла;
б) разряд ионов гидроксония с образованием адсорбированных на поверхности металла атомов водорода (Н
ad
):
H
3
О
+
+ e = Н
ad
+ Н
2
O;
в) адсорбированные на поверхности металла атомы водорода рекомбинируют в молекулы:
Н
ad
+ Н
ad
= Н
2
.
Образование молекул водорода может происходить и в результате следующих реакций:
H
3
О
+
+ Н
ad
+ e = Н
2
+ Н
2
O и H
3
О
+
+ 2e = Н
2
+ 2Н
2
O;
г) молекулы водорода собираются в пузырьки газа и отрываются от поверхности металла при давлении в них равном
атмосферному.
Образующийся в стадии б) атомарный водород может растворяться в большинстве технически важных металлов. На-
пример, в железе, никеле, кобальте, хроме, марганце, платине, палладии и т.д.
Скорость процесса выделения водорода может лимитироваться различными стадиями. По величине поляризуемости
электродной реакции можно определить замедленную стадию процесса восстановления ионов водорода (табл. 3.2).
3.2. Значения поляризуемости электродного процесса (b) для различных механизмов восстановления ионов гидро-
ксония
Замедленная стадия процесса восстановления ионов гидроксония b, B
Одноэлектрический разряд 0,118
Двухэлектрический разряд 0,059
Электрохимическая десорбция 0,039
Рекомбинация атомов водорода в молекулы 0,029
Зависимость перенапряжения процесса выделения водорода от плотности тока была установлена Тафелем в 1905 г. (η =
a + b lgi). Постоянные а и b имеют различные значения (табл. 3.3).

Страницы