Задача 19.

Процессы, протекающие на Fe c покрытиями из Sn и Zn в проводящей среде при рН=3 и доступе воздуха.

Решение.

Луженое железо Sn/Fe (пищевые емкости, консервные банки и др.)

а) Сравниваем стандартные потенциалы основного металла и покрытия:

Е⁰_Sn²⁺_/Sn = - 0,136 B > E⁰_Fe²⁺_/Fe = - 0,440 B - покрытие катодное.

б) Определяем равновесные потенциалы окислителей в заданной среде (рН=3)

≈ 1,23 – 0,059рН ≈ 1,05В; ≈ – 0,059рН ≈ -0,18 В

в) Сравниваем значения потенциалов окислителей и металла-анода, делаем вывод о возможности данного процесса коррозии

ü Покрытие не нарушено:

- 0,136 В < 1,05 В возможна коррозия Sn с поглощением кислорода

- 0,136 В > -0,18 В невозможна коррозия Sn с выделением водорода

(A) Sn → Sn²⁺ + 2e

(К) O₂ + 4H⁺ + 4 → 2H₂О

ü Покрытие нарушено:

- 0,44 В < 1,05 В возможна коррозия Fe с поглощением кислорода

- 0,44 В < -0,18 В возможна коррозия Fe с выделением водорода

(A) Fe → Fe²⁺ + 2e

(К) 2H⁺ + 2 → H₂

O₂ + 4H⁺ + 4 → 2H₂O

При повреждении катодного покрытия возникает коррозионный ГЭ, в котором основной материал - анод -растворяется, а материал покрытия – катод,на нем выделяется водород или поглощается кислород.

Оцинкованное железо Zn/Fe (ведра и др).

а) Сравниваем стандартные потенциалы основного металла и покрытия:

Е⁰_Zn²⁺_/Zn = - 0,763 B < E⁰_Fe²⁺_/Fe = - 0,440 B - покрытие анодное.

б) Определяем равновесные потенциалы окислителей в заданной среде (рН=3)

≈ 1,23 – 0,059рН ≈ 1,05 В; ≈ – 0,059рН ≈ -0,18 В

в) Сравниваем значения потенциалов окислителей и металла-анода, делаем вывод о возможности данного процесса коррозии

ü Покрытие не нарушено:

- 0,763 В < 1,05 В возможна коррозия Zn с поглощением кислорода

- 0,763 В < -0,18 В возможна коррозия Zn с выделением водорода

(A) Zn → Zn²⁺ + 2e

(К) O₂ + 4H⁺ + 4 → 2Н₂О

2H⁺ + 2 → H₂

ü Покрытие нарушено.

- 0,763 В < 1,05 В возможна коррозия Zn с поглощением кислорода

- 0,763 В < -0,18 В возможна коррозия Zn с выделением водорода

(A) Zn → Zn²⁺ + 2e

(К) 2H⁺ + 2 → H₂

O₂ + 4H⁺ + 4 → 2H₂O (процессы при нарушении анодного покрытия не меняются)

При повреждении анодного покрытия возникает коррозионный ГЭ, в котором основной материал - катодне растворяется, на нем выделяется водород или поглощается кислород, а материал покрытия – анод - разрушается.

ВЫВОД: Катодные покрытия (например, Pb, Cu, Ni) защищают М изделия в основном механически. Основное требование - сплошность, отсутствие пор, эластичность, водонепроницаемость, хим. стойкость. Анодные покрытия (например, Al, Zn, Cd) защищают изделие не только механически, но главным образом электрохимически, участвуя в анодном процессе.