КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ

Коррозия это самопроизвольно протекающий процесс разрушения металлов в результате химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой. По механизму протекания коррозионного процесса различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозияхарактерна для сред, не проводящих электрический ток. Она обусловлена взаимодействием металлов с сухими газами (О2, Cl2, F2, SO2, NO2) при высокой температуре и жидкостями-неэлектролитами, например нефтью. Коррозия в газах протекает при высокой температуре, когда конденсация влаги на поверхности металла невозможна. Газовой коррозии подвергается арматура печей, детали двигателей внутреннего сгорания, ракетные двигатели.

При химической коррозии происходит прямое гетерогенное взаимодействие металла с окислителем. Уравнение реакции окисления металлов кислородом в общем виде

nM + m/2O2 = MnOm

и, таким образом, химическая коррозия в атмосфере кислорода приводит к образованию на поверхности металла оксидной пленки. На ряде металлов образующиеся пленки тонкие, прочные, эластичные, плотно сцепляются с металлом. Они защищают металл от дальнейшего окисления. Такие пленки возникают на Al, Zn, Cr, Ti, Ta, Sn.

Химической коррозии в неводных средах подвергается, например, химико-технологическое оборудование. При этом происходит гетерогенная реакция

2R−Cl + 2M = 2MCl + R−R, где R − углеводородный радикал.

Электрохимической коррозиейназывается разрушение металла в среде электролита, сопровождающееся возникновением внутри системы электрического тока. Электрохимическая коррозия протекает по механизму действия гальванического элемента. На поверхности металла одновременно протекают два процесса: анодный – окисление металла М – nē ® Мn+

катодный – восстановление окислителя (Ох): Ох + nē ® Red.

Наиболее распространенными окислителями при электрохимической коррозии являются молекулы О2 влажного воздуха и ионы водорода Н+ электролита, восстановление которых на катоде протекают по уравнениям:

О2 + 2Н2О + 4ē ® 4ОН – в нейтральной или щелочной среде

+ + 2ē ® Н2 – в кислой среде.

Например, при контакте железа с медью в растворе электролита – соляной кислоты – на аноде идет процесс окисления железа: Fe – 2ē = Fe2+

на катоде – процесс восстановления ионов водорода: 2H+ + 2ē = H2

В результате железо разрушается, а на меди выделяется водород. Схема образующегося при этом гальванического элемента имеет вид:

(–) Fe½ Fe2+½HCl½H2½Cu (+)

При контакте железа с медью во влажном воздухе (O2 + Н2O) процесс коррозии выражается уравнениями:

на аноде: Fe – 2ē = Fe2+

на катоде: O2 + 2Н2O +4ē = 4OH

Схема образующегося гальванического элемента:

(–) Fe½ Fe2+½ O2, Н2O ½OH½Cu (+)

Возникающие в результате коррозии ионы Fe2+ соединяются с гидроксильными группами, выделяющимися на катоде: Fe2 + 2OH= Fe(OH)2. Далее Fe(OH)2 окисляется в Fe(OH)3: 4Fe(OH)2 + O2 + 2Н2O = 4Fe(OH)3, который частично теряет воду и превращается в ржавчину.