Внутренние и внешние факторы электрохимической коррозии. Лекция 6

1.

Внутренние и внешние
факторы
электрохимической
коррозии металлов
Плетнев Михаил Андреевич

2.

Контролирующий процесс
электрохимической коррозии
где Ра, Рк – поляризуемости анодного и катодного процессов, Rэл – электросопротивление раствора
(Eк)обр – (Eа)обр = I(Rэл + Rа + Rк) = ΔЕэл + ΔЕа + ΔЕк,
где ΔЕа, ΔЕк – анодная и катодная поляризации; ΔЕэл – падение напряжения в электролите
Контролирующим процессом при коррозии является процесс, кинетика
которого определяет скорость коррозии, т. е. одна из сопряженных реакций
(катодная или анодная), которая имеет наибольшее сопротивление по
сравнению с остальными, и поэтому оказывает основное влияние на
скорость коррозии металла

3.

Контролирующий процесс
электрохимической коррозии
Виды контроля электрохимической коррозии металлов :
— Анодный контроль (а). Процесс протекает при значительной анодной поляризации (низкая скорость
анодной реакции) и малой величине катодной поляризации, т.е. ΔЕа >> ΔЕк.
— Катодный контроль (б). Процесс протекает при значительной катодной поляризации (низкая скорость
катодной реакции) и малой величине анодной поляризации, т.е. ΔЕк >>ΔЕа.
— Омический контроль (в). Процесс не тормозится ни анодной, ни катодной стадиями. Величина
коррозионного тока определяется омическим сопротивлением цепи.
— Смешанный анодно-катодный контроль (скорости катодной и анодной реакции низки и примерно равны)
(г). Процесс протекает при значительной катодной и анодной поляризациях, т. е. ΔЕк ≈ ΔЕа.

4.

Внутренние факторы электрохимической
коррозии
1.Термодинамическая
2.Положение
устойчивость металла:
в периодической системе

5.

Внутренние факторы электрохимической
коррозии
3. Устойчивость оксидных или пассивных пленок на металле
Металл
Стандартные
электродные
потенциалы, В
Стационарные
электродные
потенциалы в морской
воде, В
Магний
-2,370
-1,45
Бериллий
-1,850
Металл
Никель
Стандартные
электродные
потенциалы, В
Стационарны
е
электродные
потенциалы в
морской воде,
В
-0,250
Активное
состояние
-0,12
Пассивное
состояние
+0,05
Алюминий
-1,660
-0,53
Молибден
-0,200
Титан
-1,630
+0,10
Олово
-0,136
-0,25
Марганец
-1,180
Свинец
-0,120
-0,30
Цинк
-0,760
Медь
+0,337
-0,08
Хром
-0,740
Серебро
+0,800
+0,12
-0,80
Активное
состояние
-0,51
Пассивное
+0,23
Нержавеющая
сталь Х18Н10Т
+0,25

6.

Внутренние факторы электрохимической
коррозии
4. Состояние поверхности металла
Коррозия стали 50 в 3% H2SO4
1.Пескоструйная обработка;
2. Шлифование (тонкая шлифовка);
3. Механическая полировка;
4. Электрохимическая полировка
Вид обработки
Время до начала коррозии, сутки.
Обработка напильником или на токарном станке.
10
Полировка наждачной бумагой № 1 или 2
10
Полировка наждачной бумагой № 1 / 0 или 2 / 0
12
Обработка напильником или на токарном станке.
10
Полировка наждачной бумагой № 1 или 2
10
Полировка наждачной бумагой № 1 / 0 или 2 / 0
12
Влияние
вида
обработки
на время
до начала
коррозии
во
влажной
атмосфере
низкоуглер
одистой
стали

7.

Внутренние факторы электрохимической
коррозии
5. Кристаллографический фактор
При коррозии металлов в первую очередь растворяются
неупорядоченные атомы, неполные ряды кристаллической
решётки, дефекты структуры, выходящие на поверхность,
границы зёрен, субграницы и другие дефектные места
ОЦК-решетка
ГЦК-решетка

8.

Внутренние факторы электрохимической
коррозии
6. Структурная гетерогенность сплава
равномерно
распределённые включения
в незначительном
количестве. (Mg2Si в сплаве
Al-Mg-Si, Al2Mg3 в сплаве
AМг6). При
взаимодействии с
электролитом включения
быстро вытравляются с
поверхности, она
становится ~ однородной.
Коррозия не увеличивается
анодная составляющая
непрерывно пронизывает
весь сплав: коррозия
ускоряется, (частицы
катодной составляющей
выпадают, обнажая новые
участки анодной
составляющей –
«избирательная коррозия».
Наблюдается у двухфазных
α + β латуней.
– анодом является узкая
граница зерна: в стали 12Х18Н9
граница, обеднённая хромом -возникает «межкристаллитная
коррозия».

9.

Внешние факторы электрохимической
коррозии
1. Влияние рН
а). Металлы, достаточно устойчивые, как в кислых, так и щелочных растворах, Eк
которых практически не зависит от pH (Au, Ag, Pt).
б). Металлы, неустойчивые в кислых, но коррозионностойкие в щелочных растворах, изза высоких защитных свойств окисных и гидроокисных плёнок (Ni, Co, Cd).
в). Металлы, устойчивые в кислых, но неустойчивые в щелочных растворах, что
обусловлено кислым характером их защитных плёнок (Ta, Mo, W).
г). Металлы, устойчивые в нейтральном растворе, но неустойчивые как в кислых, так и в
щелочных растворах, что обусловлено амфотерными свойствами их защитных плёнок
(окисных и гидроокисных), растворимых в кислотах и щелочах (Zn, Al, Sn, Pb, Bi, Be, Cu,
Fe)

10.

Внешние факторы электрохимической
коррозии
1.Состав
и концентрация нейтральных растворов
1. AlCl3 и Na2CO3 влияют на скорость коррозии через изменение pH: AlCl3 -- pH
понижает, Na2CO3 – pH повышает.
2. FeCO3, FePO4: образуются вторичные продукты коррозии и коррозия
замедляется, сравнительно с коррозией в воде, пропорционально
концентрации соли.
3. Раствор солей сильных окислителей: Na2S2O8 (персульфат натрия) –
катодный деполяризатор, коррозия возрастает пропорционально
увеличению концентрации соли; NaNO2, K2Cr2O7 – пассиваторы, коррозия
уменьшается.
4. Катионы и анионы солей, адсорбируясь на поверхности коррозирующего
металла и изменяя строение двойного электрического слоя или разрушая
защитную пассивную плёнку, могут влиять на скорость электрохимической
коррозии.
5. Соли, образующие с ионом коррозирующего металла комплексы -- [NH4Cl,
(NH4)2SO4], облегчают протекание анодного процесса, уменьшая
концентрационную поляризацию, коррозия увеличивается до некоторого
предела

11.

Внешние факторы электрохимической
коррозии
2. Состав и концентрация нейтральных солей
Зависимость коррозии Fe и углеродистой стали от
концентрации нейтральных растворов хлоридов и
сульфатов

12.

Внешние факторы электрохимической
коррозии
3. Скорость относительного движения электролита
Зависимости скорости
коррозии металла от скорости
движения жидкости в
водопроводной воде (1),
морской воде (2)
и растворах кислот (3).

13.

Внешние факторы электрохимической
коррозии
4. Влияние температуры
Влияние температуры на коррозию железа в воде, содержащей
растворенный кислород.

14.

Внешние факторы электрохимической
коррозии
3. Влияние температуры
При коррозии в неокислительных кислотах (H2SO4, HCl), протекающей с
водородной деполяризацией, повышение температуры электролита снижает
перенапряжение водорода, скорость коррозии возрастает, наблюдается
экспоненциальная зависимость скорости коррозии от температуры

15.

Внешние факторы электрохимической
коррозии
4. Контакт с другими металлами
Для железа опасными
являются контакты с
медью, свинцом и
никелем, алюминием,
неопасные контакты с
цинком, магнием
Опасные и возможные
контакты описаны в
ГОСТ9.005 -72