Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии. Килимник А.Б - 20 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

a) Fe + ОН
–
= Fe(OH)
ad
+ е; б) Fe + Fe(OH)
ad
+ ОН
–
= Fe
2
(ОH)
2,ad
+ e;
в) Fe
2
(ОH)
2,ad
= Fe
2
(ОH)
2
+
; г) Fe
2
(ОH)
2
+
= 2Fe
2+
+ 2OH
–
+ e.
Значительное влияние на скорость активного растворения металлов оказывают также ионы С1
–
, Вr
–
и I
–
. Установлено,
что эти ионы принимают участие в анодном процессе в электронной Е или химической С стадиях по механизму Е или СЕ.
Эффект ускорения анодного растворения металлов начинает наблюдаться с различных значений концентрации указанных
ионов в диапазоне 0,002…0,5 М и возрастает в ряду – С1
–
→ Вr
–
→ I
–
. Увеличение скорости анодного растворения металлов
в присутствии галогенидных анионов связано по взаимодействием адсорбированных ионов, облегчающим переход катионов
металла в раствор электролита.
Как видно из данных, приведенных в табл. 3.4, наибольшую опасность для меди, никеля, углеродистых и нержавеющих
сталей представляет раствор хлороводородной кислоты.
3.4. Скорость коррозии некоторых металлических материалов
Марка стали, металл
НСl,
%
K
m
,
г/(м
2
⋅ч)
H
2
SO
4
,
%
K
m
,
г/(м
2
⋅ч)
NaOH,
%
K
m
,
г/(м
2
⋅ч)
Углеродистая сталь 10 > 10 5 4,04 < 30 < 0,1
1Х13 10 10 65 0,03 20 < 0,1
Медь 10 0,083 10…40 0,01 4 0,06
Никель 10 0,33 5 0,08 4 0,001
Пассивное состояние металла
Пассивностью металлов называют состояние относительно высокой коррозионной стойкости металлов, вызванное зна-
чительным торможением анодного процесса электрохимической коррозии.
Переход в пассивное состояние сопровождается резким снижением скорости коррозии (рис. 3.6, участок II) и значи-
тельным смещением электродного потенциала в положительную сторону (рис. 3.6, участок III).
К переходу в пассивное состояние склонны следующие металлы: Fe. Со, Ni, Сr, Ti, Al, Mo, Mg, Zr, Аg, Сu и др.
Пассивное состояние металла может возникнуть вследствие сильного окислительного воздействия агрессивной среды
(это явление впервые наблюдал М.В. Ломоносов в 1743 г. при изучении скорости растворения железа в растворах азотной
кислоты с концентрацией 50…90 %) или анодной поляризации металла от внешнего источника тока, или электроположи-
тельных включений в сплаве.
Вещества, вызывающие наступление пассивного состояния металлов, называются пассиваторами, а процессы – пасси-
вирующими.
Пассиваторами являются: азотная кислота, нитриты и нитраты щелочных и щелочноземельных металлов, дихромат и
перманганат калия, кислород, пероксид водорода и другие окислители.
Пассивирующими процессами являются: анодная поляризация от внешнего источника постоянного тока или за счет ра-
боты коррозионных элементов при наличии в металле включений электроположительных металлов.
Пассивное состояние металлов может быть объяснено исходя из представлений о том, что на поверхности металла об-
разуется адсорбционный слой молекул окислителя или пленка продукта коррозии.
Согласно адсорбционной теории пассивности металлов (А.Н. Фрумкин и др.) снижение скорости коррозии металлов
может быть связано с ингибирующим действием хемосорбированных монослоев окислителя.
По пленочной теории М. Фарадея пассивное состояние металлов возникает за счет образования пленки оксидов на по-
верхности металла.
Пленка оксида металла имеет более электроположительный потенциал, чем металл, и при наличии соседнего участка с
более электроотрицательным потенциалом восстанавливается. Согласно Г.В. Акимову на металле в пассивном состоянии
наблюдается динамическое равновесие между скоростями образования и восстановления оксидной пленки.
Нередко для объяснения поведения металлов приходится использовать адсорбционно-пленочные представления о пассив-
ности металлов в совокупности. Например, процесс пассивации нержавеющих сталей Г.Е. Акимов и Е.Е. Батраков объяснили
следующим образом: на поверхности нержавеющей стали образуется первичная тонкая пленка оксида с небольшим количе-
ством микропор; металл под пленкой оксида и в порах покрыт слоем хемосорбированного кислорода. Пленка оксида металла
играет роль катода, а металл в порах – анода. По мере протекания анодных и катодных процессов с участием хемосорбиро-
ванного кислорода на указанных участках их полярность меняется.
Перепассивация металлов
При потенциалах, отвечающих IV участку анодной потенциостатической кривой (рис. 3.6), возможны следующие реак-
ции:
а) 2Н
2
О = О
2
+ 4Н
+
+ 4е (кислая среда);
б) 4ОН
–
= 2Н
2
О + О
2
+ 4е (щелочная среда);
в) Fe
3+
+ 4Н
2
О = FeO
4
2–
+ 8Н
+
+ 3е (pH < 2);
г) Fe(ОН)
2
+
+ 3Н
2
О = FeO
4
2–
+ 7Н
+
+ 3е (5 > рН > 2);
д) Fe(ОН)
2
+
+ 2Н
2
О = FeO
4
2–
+ 6Н
+
+ 3е (12,5 > рН > 5);
е) НFeO
2
–
+ 2Н
2
О = FeO
4
2–
+ 5Н
+
+ 4е (рН > 12,5).
Вопрос о том, какая из окислительных реакций будет протекать в первую очередь, можно решить, анализируя диаграм-

Страницы