Коррозия металлов
Химическая коррозия
Электрохимическая коррозия металлов
Катодные процессы при протекании коррозии по электрохимическому механизму
Причины электрохимической коррозии
Контакт двух разных металлов (в кислой среде)
Контакт двух разных металлов (щелочная и нейтральная среды)
Контакт металла и его соединения
Неодинаковый доступ воздуха (кислорода) к участкам поверхности металла (неравномерная аэрация)
Коррозия под действием «блуждающих токов»
Защита от коррозии
Защита от коррозии
Изоляция поверхности металла от окружающей среды
Конверсионные защитные покрытия
Металлические защитные покрытия. Катодные покрытия
Электрохимическая защита. Анодные металлические покрытия
Протекторная защита
Ингибиторы коррозии
444.00K
Категория: ХимияХимия

Коррозия металлов

1. Коррозия металлов

2.

2

3. Химическая коррозия

• Химическая коррозия – процесс
разрушения металла в результате
протекания гетерогенных реакций без
возникновения тока в системе.
• Газовая коррозия:
t
2 Fe 3SO2 3O2 Fe2 ( SO4 ) 3
• Жидкостная коррозия:
R1 S R2 Me MeS R1 R2

4. Электрохимическая коррозия металлов

Электрохимическая коррозия металлов – самопроизвольный процесс
разрушения металлов в среде электролитов.
Анод : Me0 ne Men
Катод : Ох ne Red
Металл I
D – деполяризатор: в кислой
среде – ионы водорода, в
нейтральной или щелочной –
молекулы кислорода;
металл II
Металл II менее активен,
чем металл I
4

5. Катодные процессы при протекании коррозии по электрохимическому механизму

В щелочной и нейтральной
средах:
В кислых средах:
2 H 2e H 2
Водородная деполяризация
(1)
O2 2 H 2O 4e 4OH
Кислородная деполяризация
(2)

6. Причины электрохимической коррозии

7. Контакт двух разных металлов (в кислой среде)

0
0
EFe
0
,
44
B
,
E
0,34B
2
/ Fe
Cu 2 / Cu
Fe2
Так как
Fe
е
Cu
0
0
EFe
E
,
2
/ Fe
Cu 2 / Cu
H
то контакт двух разных металлов
приводит к тому, что разрушаться
будет железо:
H2
pH<7
Рис. 12. Контакт двух
металлов: железо-медь,
в кислой среде
А( ) : Fe0 2e Fe 2
K ( ) : 2 H 2e H 2
0
Fe0 2H Fe2 H 2

8. Контакт двух разных металлов (щелочная и нейтральная среды)

Если контакт двух металлов происходит в указанных средах, то анодный
процесс будет таким же, как и в предыдущем случае, а на катоде
энергетически более выгодным становится восстановление кислорода:
А( ) : Fe0 2e Fe2
K ( ) : O2 2 H 2O 4e 4OH
Fe0 O2 2H 2O 2Fe2 4OH 2Fe(OH ) 2
Образующийся гидроксид железа (II) подвергается
последующему окислению:
4Fe(OH ) 2 O2 2H 2O 4Fe(OH )3

9. Контакт металла и его соединения

Например, сталь содержит кристаллы цементита (Fe C),
3
которые по отношению к железу выступают
в роли катода (рис. 13):
Электролит
A
α-Fe
K
Fe3C
A
α-Fe
K
Fe3C
Рис. 13. Контакт металла α-Fe и его соединения Fe3C:
анод – α –Fe, катод – Fe3C.

10. Неодинаковый доступ воздуха (кислорода) к участкам поверхности металла (неравномерная аэрация)

Электродный потенциал окисленного участка выше, чем неокисленного.
Окисленные участки выполняют функцию катода. Так, например, если
на стальной предмет нанести каплю воды, то корродировать будет
средняя, а не внешняя часть смоченного металла (рис. 14.). В середине
капли доступ воздуха к металлу затруднен, и этот участок выполняет
функцию анода. На участках с большим доступом кислорода
протекает катодный процесс.
O2
А( ) : Fe 2e Fe
0
O2
O2
H2O
Рис. 14. Неравномерный доступ
кислорода к участкам металла,
на поверхность нанесена капля воды
2
K ( ) : O2 2H 2O 4e 4OH
Fe O2 2H 2O 2Fe(OH ) 2
0

11. Коррозия под действием «блуждающих токов»

Вследствие плохого контакта рельсов на стыках и недостаточной изоляции их от земли, часть
тока уходит в почву и находит пути с низким сопротивлением, например, подземные
газопроводы,водопроводные трубы. В зоне К вблизи рель- са восстанавливается кислород,
растворенный во влаге грунта. В результате соз- дается избыток ион ОН-:
О2 2Н 2О 4е 4ОН
Наличие этих ионов смещает равновесие, имеющееся на поверхности металла, из которого
сделано подземное сооружение, например, железная труба:
Fe 0 2e Fe 2
Связывание ионов железа гидроксид-ионами приводит к появлению в данном месте трубы
повышенной концентрации избыточных электронов. Эти электроны начинают перемещаться
вдоль трубы. Одновременно в зоне А происходит окислительный процесс. Металл рельса
разрушается. Т.о., в зоне К корродирует подземная труба, в зоне А – рельс.
11

12. Защита от коррозии

13. Защита от коррозии

Все методы защиты металлов от коррозии условно
делят на следующие группы:
изоляция поверхности металла от окружающей среды;
электрохимическая защита;
применение конструкционных металлических материалов
с повышенной коррозионной стойкостью;
ингибиторы коррозии.

14. Изоляция поверхности металла от окружающей среды

Защитные покрытия – слои,
искусственно создаваемые
на поверхности металлических
изделий и сооружений
для предохранения от коррозии.
Неметаллическими
(органополимеры, эмали)
Защитные покрытия
могут быть:
Конверсионными
(оксиды, нитриды,
карбиды, фосфаты)
Металлическими
(катодные покрытия)

15. Конверсионные защитные покрытия

Конверсионные защитные покрытия получают в результате
химической реакции непосредственно на поверхности металла.
Оксидирование – образование на поверхности
металлических изделий защитных оксидных
пленок.
Воронение – процессы нанесения
на сталь оксидных пленок.
Анодирование – пример - электрохимическое
оксидирование алюминия.
Фосфатирование металлической поверхности –
процесс осаждения нерастворимых фосфатов
этого металла.

16. Металлические защитные покрытия. Катодные покрытия

Катодные защитные покрытия – это покрытия металлом,
электродный потенциал которого в данных условиях положительнее
потенциала защищаемого металла, например, луженое железо.
При нарушении целостности катодного защитного покрытия
разрушается защищаемый металл. В случае луженого железа,
при нарушении целостности защитного покрытия разрушается железо, т. к.:
0
0
2
Sn / Sn
Fe2 / Fe
0,14 В, E
E
A : Fe 2e Fe
0
2
K : 2 H 2e H 2
2
Fe 2H Fe H 2
0
0,44 В
Fe2+
pH<7
ē
H+
H2
ē
Рис. 19. Схема повреждения
катодного защитного покрытия
в кислой среде

17. Электрохимическая защита. Анодные металлические покрытия

Анодные защитные покрытия – это покрытия металлом, электродный
потенциал которого в данных условиях отрицательнее потенциала
защищаемого металла, например, оцинкованное железо. При нарушении
целостности анодного защитного покрытия разрушается металл
покрытия. В случае оцинкованного железа, при нарушении
целостности защитного покрытия разрушается цинк, т. к.:
0
0
EZn
0
,
76
В
,
E
0,44 В
2
/ Zn
Fe2 / Fe
A : Zn 2e Zn
0
2
K : 2 H 2e H 2
2
Zn 2H Zn H 2
0
H+
pH<7
ē
Zn2+
H2
ē
Рис. 18. Схема повреждения
анодного защитного покрытия
в кислой среде

18. Протекторная защита

анод - более
активный ме
катод – менее
активный металл
Схема протекторной защиты
Анод (Ме-протектор):
Катод (Ме трубы) :
Ме 0 ne Me n
2Н 2е Н 20
( среда – кислая )
18

19.

19

20. Ингибиторы коррозии

Для снижения агрессивности среды уменьшают концентрацию компонентов,
опасных в коррозионном отношении. Например, в нейтральных средах коррозия
обычно протекает с поглощением кислорода. Кислород удаляют деаэрацией
(кипячение, барботаж инертного газа) или восстанавливают с помощью
соответствующих восстановителей (сульфиты, гидразин и др.):
Na2SO3 + ½O2 → Na2SO4
N2H4 + O2 → N2 + 2H2O
Ингибитор – вещество, при добавлении которого в небольших количествах
в среду, контактирующую с металлом, значительно уменьшается скорость
коррозии металла.
По механизму действия (замедления) на процесс электрохимической
коррозии ингибиторы классифицируют на:
анодные (NaNO2, K2CrO4,
Na3PO4 и др.)
смешанные (Me2O∙xSiO2,
(NaPO3)m и др.)
катодные (ZnCl2, ZnSO4,
Ca(HCO3)2 и др.)
English     Русский Правила