Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии. Килимник А.Б - 19 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рис. 3.5. Схема процесса катодного восстановления оксида металла
Из этой схемы следует, что восстановление оксида металла происходит при продвижении протона вглубь оксидного
слоя. Поэтому скорость всего процесса лимитируется стадией диффузии протонов в твердой фазе. Рассмотренная совокуп-
ность реакций возможна лишь при катодной поляризации; выключение тока приводит к медленному сдвигу потенциала в
положительную сторону за счет выравнивания концентрации ионов кислорода в слое оксида. Катодное восстановление ок-
сидов металла происходит и в растворах электролитов в апротонных растворителях (например, ацетонитрил, диметилфор-
мамид). Отличие состоит в том, что роль протонов играют ионы щелочного металла.
Нарушение пассивного состояния металлов (активация) происходит согласно описанным выше механизмам восстанов-
ления пленок оксидов металлов.
Рассмотренные механизмы катодных реакций при коррозии металлов позволили разработать методы предотвращении
наводораживания стальных аппаратов и способы электрохимической защиты металлов от разрушения (ингибиторную, про-
текторную, катодную и анодную защиту) с учетом особенностей их эксплуатации в различных агрессивных средах и облас-
тях электродных потенциалов (раздел 4).
3.6. АНОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Анодные процессы изучают с применением потенциостатического метода. Это вызвано сложным характером процес-
сов, протекающих на металлах. Типичная анодная потенциостатическая кривая приведена на рис. 3.6. На потенциостатиче-
ской кривой можно выделить четыре участка, отвечающих активному растворению металла, переходу его в пассивное со-
стояние, пассивному и транспассивному состоянию металла. Одному и тому же значению плотности анодного тока отвечают
различные потенциалы анода. Именно поэтому невозможно получить полную вольтамперную характеристику анодного
процесса гальваностатическим методом.
Рассмотрим анодное поведение металлов при различных электродных потенциалах.
i
а
i
1
I II IV
III
i
2
Е
ф
Е
1
∆Е Е
2
Е
а
Рис. 3.6. Типичная анодная потенциостатическая кривая: 1 – активное растворение металла; 2 – переход в пассивное состояние; 3 –
пассивное состояние; 4 – транспассивное состояние; i
1
, i
2
– плотности тока, соответственно, перехода в пассивное состояние и в пассивном
состоянии; Е
ф
– потенциал перехода металла в пассивное состояние (Фладе – потенциал); Е
1
и E
2
– потенциалы, ограничивающие область
потенциалов пассивного состояния металла
Активное растворение металлов
Активным растворением металлов называют анодный процесс, при котором продукты коррозии полностью удаляются с
поверхности металла, а скорость анодной реакции i
а
описывается уравнением
i
а
= K
а
exp α
а
FE
а
/ RT,
где α
а
– коэффициент перехода; K
а
– константа скорости анодной реакции.
Механизм процесса сильно зависит от рН растворов. Так, в кислой среде анодная реакция растворения железа идет с
образованием ионов Fe
2+
, при этом наблюдается следующая последовательность реакций:
а) Fe + H
2
O = Fe(OH)
ad
–
+ H
+
; б) Fe(OH)
ad
–
= Fe(OH)
ad
+ e;
в) Fe(OH)
ad
+ HSO
4
–
= FeSO
4
+ H
2
O + e;
г) Fe(OH)
ad
+ SO
4
2
–
= FeSO
4
+ OН
–
+ e.
В растворах гидроксидов щелочных металлов анодное окисление железа описывается реакциями:
а) Fe + ОН
–
= Fe(OH)
ad
+ е; б) Fe(OH)
ad
+ OH
–
= FeO
ad
+ H
2
O + е;
в) FeO
ad
+ OH
–
= HFeO
2
–
; г) HFeO
2
–
+ H
2
O = Fe(ОH)
2
+ OH
–
.
В щелочных растворах с добавлением сульфатов щелочных металлов наблюдается образование промежуточного двух-
ядерного комплекса Fe
2
(ОH)
2
+
:
Н
3
О
+
М
р
n+
+ е
М
р
(n–1)+
О
V
2–
М
р
n+
+ е → М
р
(n–1)+
О
р
2–
ОН
р
–
Н
V
+
+ О
V
2–
ОН
V
–
ОН
V
–
е + М
n+
e + ОН
V
–
М
V
(n–1)+
ОН
V
–
+ e
Слой оксида металла

Страницы