Способы защиты металлов и сплавов от коррозии.

Для разработки мероприятий по защите конструкций от контактной коррозии необходимо руководствоваться ГОСТ 9.005-92 "Машины, приборы и другие технические изделия. Допустимые и недопустимые контакты металлов"

При выборе металла должны учитывать:

1. Потенциал, площадь поверхности;

2. Между деталями из разнородных металлов нужно использовать, где это возможно изолирующие прокладки, мастики, герметики;

3. На контакт сопрягаемых деталей следует наносить изолирующее покрытие.

Анод: Fе° - 2е Fе2+

Катод: О2 + 4е + 2Н2О 4ОН

2Fе + О2 + 2Н20 2Fе(ОН)2

4Fе(ОН)2 + О2 + 2Н2О 4Fе(ОН)3

ржавчина Fе(ОН)2 Fе(ОН)3 FеООН

2. Различная аэрация (омывание газами).

То есть это различный доступ кислорода к одной и той же детали, такая коррозия встречается по ватерлинии судов.

А: Fе° - 2е FеC

К: О2 + 4е + 2Н2О 4ОН

В центре капли, куда доступ кислорода мал, разрушается сам металл (становится эта часть поверхности анодом). По периферии, где проникновение О2 будет большим, он адсорбируется на поверхности металла и защищает его от действия электролита.

Вещества, принимающие на катоде электроны, называются деполяризаторами (вещества уменьшающие поляризацию) т.е. в данном случае кислород является деполяризатором. Наличие деполяризаторов усиливает коррозию. В качестве деполяризаторов могут быть и ионы водорода, которые при этом восстанавливаются. Поэтому понижение рН (подкисление) усиливает процесс коррозии.

3. Неоднородность поверхности металла.

Неоднородность поверхности металла возникает в результате:

а) повреждения оксидной пленки при изгибе, прессовании.

А: А1 - Зе А1 А: Fе - 2е Fе2+ (кислая среда)

К: 2Н+ + 2е Н К: 2Н+ + 2е Н

Коррозия с водородной деполяризацией, наличие деполяризатора для коррозии вредно. Оксидная пленка разрушается еще ионами NО3-, SО4, Сl-ионы активаторы.

(-)А1 | Морская вода, О2 | А12О3 (+)

(-)А: А1 - Зе А1

(+)К: О2 + 2Н2О + 4е 4ОН

4А1 + ЗО2 + 6Н2О 4А1(ОН)3

б) Неоднородность металлов и сплавов.

Рассмотрим, контакт двух форм стали, цементита (Fе3С) со

значительным содержанием углерода и перлита с меньшим содержанием углерода. В связи с тем, что потенциал перлита меньше потенциала цементита, в образовавшемся гальваническом элементе протекают реакции. Содержание углерода может уменьшаться в около шовной зоне после сварки.

(-)перлит | морская вода | цементит (+)

(+) анод Fе° - 2е

катод О2 + 4е + 2Н2О 4ОН

2Fе + О2 + 2Н2О 2Fе(ОН)2

в) Неоднородная обработка металла.

Плохо обработанная поверхность металла – анод, хорошо обработанная - катод. Поэтому, изделия находящиеся в агрессивных средах, должны иметь одинаковую обработку поверхности.

Электрохимическая коррозия может быть усилена, если металл содержит примеси других веществ или неметаллические включения. Например, железо загрязнено примесями меди. При этом возникают гальванические микроэлементы (пары), схема действия которой показана на рис. Металл с более отрицательным потенциалом разрушается — ионы его переходят в раствор, а электроны переходят к менее активному металлу, на котором происходит восстановление ионов водорода (водородная деполяризация) или восстановление растворенного в воде кислорода (кислородная деполяризация) (рис.2).

Таким образом, при электрохимической коррозии (как в случае контакта разнородных металлов, так и случае образования микрогальванических элементов на поверхности одного металла) поток электронов направлен от

более активного металла 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 протекает 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 оксидная пленка, которая препятствует контакту металла со средой. Переход металла в пассивное состояние чаще объясняется образованием на его поверхности хемосорбированного слоя атомов кислорода. При этом атомы кислорода могут покрывать как всю поверхность металла, так и часть ее. Пассивации благоприятствуют легирование более легко пассивирующимся металлом, увеличение концентрации пассиваторов около поверхности металла и другие факторы.

Защитная пленка всегда имеется на поверхности алюминия. Подобные пленки в сухом воздухе образуются также на Ве, Сг, Zn, Та, Ni, Сu и других металлах. Кислород является наиболее распространенным пассиватором.

Пассивированием объясняется коррозионная стойкость нержавеющих сталей и сплавов.

В первую очередь будут растворяться напряженные участки металла.

Внутренние напряжения в металлах существенно изменяются при сварочных работах. Уменьшить эти напряжения можно термообработкой изделия.

Тема №6 Реакционная способность веществ