Коррозия металлов.

При эксплуатации изделий из металлов и их сплавов приходится сталкиваться с явлением разрушения их под действием внешней среды. Разрушение металлов и сплавов вследствие взаимодействия их с окружающей средой называется коррозией. Коррозия металлов наносит большой экономический ущерб. В результате коррозии выходят из строя оборудование, машины, механизмы, разрушаются металлические конструкции. Особенно сильно подвергается коррозии оборудование, которое контактирует с агрессивными средами, например,

растворами кислот, солей. Коррозийное разрушение может затрагивать всю поверхность металла сплошная общая коррозия, или отдельные участки местная локальная коррозия. В зависимости от механизма процесса различают химическую и электрохимическую коррозию. Химическая коррозия разрушение металла из-за окисления его окислителями, находящимися в коррозийной среде. Химическая коррозия протекает без возникновения электрического тока в системе.

Такой вид коррозии возникает при контакте металлов с неэлектролитами или в газовай среде при высоких температурах газовая коррозия . Газовая коррозия встречается довольно часто. С ней мы сталкиваемся при коррозии металлов в печах, выхлопных трубах и т.п. Наиболее опасным для металлов компонентами газовой среды являются кислород О2 , пары воды Н2О, оксид углерода IV СО2 , оксид серы

IV SO2 . Коррозийное разрушение железа и его сплавов на воздухе обусловлено окислением его кислородом 4Fe 3O2 2Fe2O3 C повышением температуры скорость газовой коррозии возрастает. Наибольший вред приносит электрохимическая коррозия. Электрохимической коррозией называется разрушение металла при контакте с электролитами с возникновением в системе электрического тока. В этом случае наряду с химическими процессами отдача электронов протекают

и электрический перенос электронов от одного участка к другому . При этом в результате взаимодействия металла с молекулами воды из коррозийной среды на нем протекают два процесса окисление металла Me анодный процесс Me 2e Me2 и восстановление окислителей компонентов среды катодный процесс . Как правило в качестве окислителей выступают ионы водорода

Н коррозия с водородной деполяризацией или растворенный в воде кислород О2 коррозия с кислородной деполяризацией . В первом случае при катодном процессе выделяется водород 2Н 2e H2 а во втором образуются гидроксид-ионы O2 2H2O 4e 4OH- Участки поверхности металла , на которых протекают процессы окисления и восстановления, называют соответственно , анодными и катодными. Рассмотрим в качестве примера электрохимической коррозии реакции при электрохимической

коррозии железа. Если коррозия протекает в растворе кислоты, то происходят следующие реакции Fe 2e Fe2 1 2H 2e H2 1 Fe 2H Fe2 H2 Коррозия железа в нейтральной или щелочной среде характеризуется следующими реакциями Fe 2e Fe2 2 O2 2H2O 4e 4OH- 1 2Fe O2 2H2O 2Fe OH 2 Образующийся гидроксид железа III легко окисляется кислородом воздуха 2Fe O2 2H2O 2Fe OH 3 Продукт коррозии железа бурая ржавчина представляет собой смесь гидроксида железа

II и железа III , продуктов их разложения и взаимодействия с углекислым газом и другими веществами из окружающей среды. Электрохимическая коррозия может быть усилена, если металл содержит примеси других веществ или металлические включения. Например, железо загрязнено примесями меди. При этом возникают гальванические микроэлементы пары .Металл с более отрицательным потенциалом разрушается ионы его ходят к менее активному металлу, на котором

происходит восстановление ионов водорода водородная деполяризация или восстановление растворенного в воде кислорода кислородная деполяризация . Таким образом, при электрохимической коррозии как в случае контакта разнородных металлов, так и в случае образования микрогальванических элементов на поверхности одного металла поток электронов направлен от более активного метла к менее активному проводнику , и более активный металл корродирует. Скорость коррозии тем больше, чем дальше расположены друг от друга

в ряду стандартных электродных потенциалов те металлы, из которых образовался гальванический элемент гальваническая пара . На скорость коррозии влияет и характер раствора электролита. Чем выше его кислотность т.е. меньше рН , а также чем больше содержание в нем окислителей, тем быстрее проходит коррозия. Значительно возрастает коррозия с ростом температуры. Некоторые металлы при соприкосновении с кислородом воздуха или в агрессивной среде переходят в пассивное

состояние, при котором резко замедляется коррозия. Например, концентрированная азотная кислота легко делает пассивным железо, и оно практически не реагирует с концентрированной азотной кислотой. В таких случаях на поверхности металла образуется плотная защитная пленка, которая препятствует контакту металла со средой. Защитная пленка всегда имеется на поверхности алюминия.

Подобные пленки в сухом воздухе образуются также на Be, Cr, Zn, Ta, Ni, Cu и других металлах. Кислород является наиболее распространенным пассиватором. Литература Г.П.Хомченко Пособие по химии для поступающих в вузы