Электрохимическая коррозия: самопроизвольное разрушение металлических материалов в результате его анодного окисления под действием окислителей, присутствующих в окружающей среде (Н+, О2 и др.).
Электрохимическая коррозия возможна, если Epox/Red ˃ EpMn+/M .
3.1. Определите возможность коррозии сплава Cd-Cu в водном растворе CuCl2 с концентрацией 0,03 моль/л при 298К и относительном парциальном давлении кислорода 0,19, считая относительное парциальное давление водорода равным 1.
Решение:
Чтобы установить возможность коррозии сплава Cd-Cu, необходимо сравнитьсначала потенциалы металлов между собой: корродировать будет тот, потенциал которого меньше, затем сравнить потенциал металла в меньшим значением с потенциалами возможных окислителей в данной среде.
По таблице определим стандартные электродные потенциалы металлов:
E0Cu2+/Cu= 0,337B; E0Cd2+/Cd= –0,403B
Так как E0Cu2+/Cu>E0Cd2+/Cd, то в образующейся коррозионной гальванической паре медь будет катодным участком, а кадмий – анодным, возможна коррозия кадмия.
По уравнению Нернста определим равновесные потенциалы вероятных окислителей
(Н+ и О2)
Е Н+/Н2 = -0,059рН
Е О2/ОН- =1,23 – 0,0147lg(pпарц(О2) - 0,059рН
Рассчитаем водородный показатель рН водного раствора хлорида меди:
CuCl2–это соль, образованная сильной кислотой (HCl) и слабым основанием (Cu(OH)2) => подвергается гидролизу (реакции обмена с водой слабой части соли):
1ст.:Cu2++HOH→CuOH++H+
2ст.:CuOH++НOH→ Cu(OH)2+Н+, KдII= 3,4∙10-7
pH= 
pH= 
(pH<7 – среда кислая)
EpH+/H2=-0.059∙pH=–0,266 BEpO2/OH-=1,23+ 0,0147 lg(pпарц(О2)-0,059рН= 1,42 В
Поскольку E0Cd2+/Cd<EpH+/H2<EpO2/OH-, то возможной будет коррозия кадмия со смешанной кислородной и водородной деполяризацией.
Так как среда раствора кислая pH<7, то уравнения кислородной и водородной деполяризации следует записывать в кислой среде в виде: О2+Н++ 4е →2Н2О;
|
|
2H+ +2е → H2↑
3.2. Составьте уравнения процессов, протекающих при коррозии.
А: Сd→Cd2++2e
K: О2+Н++ 4е →2Н2О
2H+ +2е → H2↑
3.3. Предложите для Вашего сплава два способа защиты:
а) металлическое покрытие;
б) протекторную защиту.
Ответ:
а) металлические покрытия бывают катодные и анодные.
· Критерий катодного покрытия – Епокрытия> Еосновного металла. В качестве катодного покрытия сплава Cd-Cu можно предложить, например, серебро (EAg1+/Ag=0.799 В).
· Критерий анодного покрытия - Епокрытия< Еосновного металла. В данном случае можно предложить хром (ECr3+/Cr= -0.744 В).
б) при протекторной защите к защищаемому изделию непосредственно или через металлический проводник присоединяют металл или сплав с более отрицательным значением потенциала, чем потенциал защищаемого изделия. Для сплава Cd-Cu в качестве анодного протектора можно использовать цинк (ЕZn2+/Zn = -0,763 B).
3.4. Для способа защиты 3.3а напишите уравнения коррозионных процессов при нарушении сплошности покрытия.
Ответ:
× При нарушении (повреждении) сплошностикатодного покрытия возникает коррозионный гальванический элемент:основной металл (кадмий) - анод и растворяется, а на катодном покрытии восстанавливаются окислители:
А: Сd→Cd2++2e
K: О2+Н++ 4е →2Н2О
2H+ +2е → H2↑
× При нарушении анодного покрытия защищаемый сплав остается катодным участком коррозионного элемента и не разрушается, анодным участком остается покрытие:
А: Сr → Cr3++3e
|
|
K: О2+Н++ 4е →2Н2О
2H+ +2е → H2↑
3.5. Для способа 3.3б предложите протектор и напишите коррозионные процессы.
Ответ:
При контакте с окислителем металл протектора цинк растворяется (разрушается),
а защищаемое изделие становится катодным участком и не разрушается.
А: Zn → Zn2++2e
K: О2+Н++ 4е →2Н2О
2H+ +2е → H2↑