Коррозия металлических изделий в различных средах

Пример 1. С какой деполяризацией будет протекать коррозия никеля во влажном воздухе (рН = 7) при Т = 298 К. Напишите уравнения электродных процессов и суммарной реакции корро­зии. Составьте схему коррозионного гальванического элемента.

Решение. Рассчитаем потенциалы водородного и кислородного электродов:

= – 0,059×рН = = – 0,413 В

= 1,213 – 0,059×рН = 1,213 – 0,059×7 = 0,8 В.

Сравним потенциалы этих электродов со стандартным потен­циалом никеля =–0,23 В.

Так как потенциал больше потенциала водородного электрода, то кор­розия с водородной деполяризацией невозможна, но возможна с кислородной деполяризацией, т.к. потенциал никелевого электрода –0,23 В меньше по­тенциала кислородного электрода , равный 0,8 В.

Электродные процессы, протекающие на поверхности никеля:

А(–): Ni: Ni - 2е Ni²⁺ | x 2

К(+): Ni: O₂ + 2Н₂O + 4е 4ОН -

Суммарная реакция: 2Ni + O₂ +2Н₂О 2 Ni²⁺ + 4ОH

Побочная реакция: 2 Ni²⁺ + 4ОН 2Ni(OH)₂

Побочные реакции протекают в тех случаях, когда продук­ты анодной (Ме^z+) и катодной реакций образуют труднораство­римые соединения, в основном, гидроксиды металлов.

Схема_коррозионного Г.Э.

(A) Ni (A) Ni

В cплавах или при контакте металловсначаланеобходимо оп­ределить, какой из металлов будет анодом, для чего сравниваем металлов.

Например, в cплаве Fе–Со = – 0,44В < = –0,277 В, следовательно, ано­дом будет железо. Прикоррозии сплава железо будет анодно растворяться, а на кобальте будут протекать катодные процессы.

Пример 2. Составьте уравнения электродных процессов, проис­ходящих при коррозии медно-цинкового сплава в растворе ки­слоты при рН = 3иT = 298 К.

Решение. Сравним стандартные потенциалы металлов: =+ 0,З37 В и = – 0,763 В. Следовательно, анодом будет цинк, катодом - медь.

Рассчитаем потенциалы водородного и кислородного элек­тродов:

= –0,059×pH= = – 0,177 В

=1,213-0,059×рН =1,213 - =1,036 В

Чтобы определить с какой деполяризацией будет протекать коррозия, сравним с потенциалами окислителей:

< <

Следовательно, коррозия сплава возможна и будет протекать со смешанной (кисло­родной и водородной) деполяризацией.

Электродные процессы:

А(–): «Zn»: Zn – 2 e ^– Zn²⁺| x3

К(+): «Сu»: 2Н⁺ + 2 е ^– Н₂ – водородная деполяризация

– кислородная деполяризация

Схема коррозионного гальванического элемента: НС1, рН = 3

(А)Zn Cu(K)

Основные методы защиты металлов от коррозии

Одним из основных способов является нанесение защитных покрытий на изделия. Защитные покрытия - слои, искусствен­но создаваемые на поверхности металлических изделий для пре­дохранения их от коррозии.

Защитные покрытия делятся на не­металлические неорганические (оксидные, фосфатные, хроматные), неметаллические органические (лакокрасочные и поли­мерные) и металлические покрытия. Покрытия неметаллические неорганические и органические механически защищают метал­лы от коррозии, изолируя их от контакта с внешней средой.

Металлические покрытия по характеру защитного дейст­вия делятся на анодные и катодные.

Анодным, называется покрытие, стандартный потенциал ко­торого меньше, чем у защищаемого металла. При нарушении слоя анодного покрытия возникают коррозионные гальванопары, в кото­рых металл покрытия играет роль анода и корродирует, а на за­щищаемом металле - катоде - восстанавливается окислитель.

Например, для железа = – 0,44 В анодными будут по­крытия,

цинк = – 0,76 В, хром =–0,71 В

Катодным называется покрытие, стандартный потенциал которого больше, чем у защищаемого металла. При нарушении катодного покрытия образуется гальванический элемент, в котором металлическое покрытие будет катодом, а защищаемый металл - анодом.

Например, катодными покрытиями для меди + 0,337 В могут быть,

серебро = +0,799 В, золото = +1,68 В.

Протекторная защита. К изделию присоединяют металл или сплав, потенциал которого значительно меньше потенциала изделия. Такие металлы или сплавы называются протекторами, чаще всего это А1, Мg, Zn. В коррозионной среде металл про­тектора растворяется, а на защищаемом металле протекают ка­тодные процессы.

Пример 3. Подберите протектор для защиты изделия из сплава Sn-Рb от коррозии в водном растворе (рН = 1). Составьте урав­нения процессов коррозии.

Решение. Поскольку = –0,14 В < = –0,126 В, то анодом при коррозии будет олово. Следовательно, потенциал протектора должен быть меньше потенциала олова, например, выбираем в качестве протектора марганец = –1,18 В < . Следовательно, анодом теперь будет протектор – Мn, а на сплаве будут протекать катодные процес­сы.

Рассчитаем потенциалы водородного и кислородного элек­тродов:

= –0,059 рН = – = – 0,059 В

= 1,213– = 1,154 В.

Поскольку < < , то процесс коррозии будет протекать с водородной и ки­слородной деполяризацией.

Электродные процессы:

А(–): «Мn»: Мn – 2 е ^– Мn²⁺ | х 3

К(+): «Sn-Рb»: 2Н⁺ + 2 е ^– Н₂ – водородная деполяризация

O₂ + 4Н⁺ +4 е ^– 2 Н₂О – кислородная деполяризация

Суммарный процесс: 3 Мn + 6Н⁺ + O₂ 3 Мn²⁺ = Н ₂ + 2 Н ₂ О