Коррозия металлов

Под коррозией понимают разрушение (окисление) металлов и сплавов в результате взаимодействия их с агрессивной окружающей средой.
- пр. окисления
Данный процесс протекает самопроизвольно (ΔG<0), причиной чего является термодинамическая неустойчивость металлов. Они переходят в более энергетически выгодное окисленное состояние.

Факторы, вызывающие коррозию
1. Кислород и влага атмосферы;
2. Углекислый и сернистый газы, содержащиеся в атмосфере;
3. Морская вода;
4. Грунтовые воды.

В результате коррозии - металл окисляется, а окислитель окружающей среды восстанавливается.
Окислителем чаще всего выступает , которые восстанавливаются.
- пр. восстановления
- пр. восстановления
Экономический ущерб от коррозии значителен. Специалисты подсчитали, что на Земле за одну секунду разрушается вследствие коррозии 1,5 т металлов. Велики также затраты на антикоррозионные мероприятия.

газовая
атмосферная
почвенная
жидкостная (кислотная, солевая, щелочная)
химическая
электрохимическая
сплошная
местная,
биохимическая

Сплошную делят на: равномерную, неравномерную и избирательную
(менее опасную)
Местную делят на:
очаговую,
пятнистую, точечную;
меж- и транскристаллитную коррозию (коррозия по границам зерен и самих кристаллов )(опасный вид коррозии);

Биохимическая коррозия
Биокоррозия вызывается деятельностью различных микроорганизмов, использующих металл как питательную среду. Примером такой коррозии может служить почвенная коррозия и коррозия в застойных водах.

Химическая коррозия
- это разрушение МЕ под действием сухих агрессивных газов при высокой температуре ( ) – газовая коррозия, которая исключает следы влаги на поверхности, а также под действием жидких неэлектролитов – жидкостная коррозия, т.е. веществ не проводящих электрический ток (нефть и продукты ее переработки).

Химической коррозии подвергаются:
узлы и детали двигателя внутреннего сгорания, газовых турбин и т.д..
В случае, если окислителем является кислород, то образуются оксиды металлов:

Химическая коррозия
Если продукты такого взаимодействия нелетучи и образуют плотную пленку (например: на Al), то коррозия со временем уменьшается.
Если образуется рыхлая пленка (например: на Fe), то коррозия может привести к полному разрушению металла.
Этот вид коррозии протекает в основном равномерно по всей поверхности металла. В связи с этим химическая коррозия менее опасна, чем электрохимическая.

Электрохимическая коррозия
Это наиболее распространенный вид коррозии, приносящий наибольший вред металлам и изделиям из них.
Электрохимическая коррозия возникает при контакте двух или более металлов одного сплава или металла с поверхностью изделия из другого металла в присутствии воды или другого электролита (веществ проводящих электрический ток). Механизм электрохимической коррозии связан с работой ГЭ.

На поверхности Ме и сплавов образуется множество микрогальванопар. Участок с меньшим значением потенциала служит анодом, а участок с большим значением потенциала служит катодом.
При возникновении микрогальванопары сила возникающего электрического тока тем больше, чем дальше друг от друга стоят контактирующие металлы в ряду напряжения.

При этом поток (е-) от более активного металла идет к металлу менее активному. Окислительно-восстановительный процесс в отличии от химической коррозии протекает на различных участках поверхности. Анодный участок поверхности (окисляется), а на катоде восстанавливается окислитель из окружающей среды.

На поверхности катода в зависимости от условий (кислая, щелочная или нейтральная среда) происходит восстановление
или
Водородной деполяризации подвергаются Ме, находящиеся в ряду активности от начала ряда Li …. до ...Cd, т.к. Е( ) = -0,42 B (в нейтральной среде рН=7), а Е(Cd) = -0,41 В, однако реально Zn, Cr, Al на своей поверхности имеют прочную оксидную пленку, которая не позволяет им растворяться в воде.

Кислородной деполяризации подвергаются Ме стоящие в ряду активности от Cd…..Ag
Е(Ag) = +0,8 В, кислород в кислой среде очень опасен, т.к. охватывает более широкий интервал металла.

Например: Железная пластина с примесью цинка Fe-Zn
Наблюдается водородная поляризация, т.к. среда кислая:

НАПРИМЕР: Железная пластина с примесью никеля
При контакте двух металлов в электропроводящей среде возникает коротко замкнутый микрокоррозионный элемент, в котором переход е- происходит непосредственно от анода к катоду.

Электрохимические процессы:
В процессе реакции железо будет растворяться:
а на никеле идет восстановление окружающей среды:
Суммарное уравнение запишется в виде:

Электрохимическая коррозия имеет большую скорость, чем химическая коррозия.
ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ КОРРОЗИИ:
1. энергетическая неоднородность поверхности Ме;
2. неоднородность химического и фазового состава;
3. наличие примесей в Ме;
4. характер поверхности (шероховатость, излом);
5. наличие дефектов кристаллической решетки Ме;
6. неодинаковая концентрация окислителя на различных участках поверхности Ме.

Скорость коррозии определяется:
1. по глубинному показателю (в потере толщины Ме в год);
2. по массовому показателю (потеря массы Ме в ед. времени).
ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ:
1. внутренние (природа Ме, наличие примесей, дефектов кристаллической решетки Ме);
2. внешние (рН раствора, окружающая среда, температура).

Для достижения лучшей устойчивости коррозии важны такие факторы, как:
Грамотный дизайн автомобиля, позволяющий избегать «лишних» соединений и прямого попадания реагентов и дорожной грязи в сварные соединения и скрытые полости.
Дополнительное покрытие металла. Более толстое покрытие (краска, оцинковка, антикор) дает более сильную защиту от коррозии. Использование грунтовок с хорошим прилипанием к металлу и хорошим проникновением в щели.
Обязательное применение антикоррозионных препаратов с высокой проникающей способностью для обработки соединений и деталей, обеспечивающих защиту деталей от влажности и дорожной грязи. Обязательная обработка антикоррозионными материалами с большим содержанием ингибиторов коррозии (активных соединений, останавливающих и предотвращающих коррозию).
Ржавеет даже оцинкованный автомобиль. Слой оцинковки имеет свойство (с течением времени) истончаться и разрушаться и подвергаться активным атакам коррозии.
Для автомобиля важно применение различных средств защиты (комбинирование).
Коррозию можно остановить и победить!!!