Коррозия металлов. Коррозия – разрушение металлов в результате химического или электрохимического воздействия окружающей среды

Коррозия – разрушение металлов в результате химического или электрохимического воздействия окружающей среды. Коррозия – самопроизвольный процесс, протекающий с уменьшением свободной энергии Гиббса.

По механизму протекания коррозионного процесса, зависящему от характера внешней среды, с которой взаимодействует металл, различают химическуюиэлектрохимическую коррозию.

Химическая коррозия – разрушение металлов, находящихся вне электролита, протекающее по механизму гетерогенных окислительно-восстановительных реакций и не сопровождающееся возникновением электрического тока.

По условиям протекания коррозионного процесса различают: а) газовую коррозию – в сухих газах и парах без конденсации влаги на поверхности металла, обычно при высоких температурах (газовой коррозии подвергаются детали и узлы машин, работающих в атмосфере кислороде при высоких температурах – поршневые, турбинные, ракетные двигатели и др.); б) коррозию в неэлектролитах – агрессивных органических жидкостях (таких как, сернистая нефть и др.).

Fe + O₂ = Fe₂O₃; Cu + O₂ = CuO; Sn + O₂ = SnO

Электрохимическая коррозия – разрушение металлов при контакте с окислителем в среде электролита, сопровождающееся окислительно-восстановительными реакциями и возникновением электрического тока. Электрохимическая коррозия – наиболее распространенный вид коррозии и может протекать в водных растворах солей, кислот, щелочей, в морской воде, атмосфере любого влажного газа, почве.

Электрохимическая коррозия протекает на поверхности металла, представляя собой многоэлектродный гальванический элемент.

При контакте двух металлов в среде электролита происходит разрушение более активного металла. Так, при контакте железа с медью в кислой среде возникают гальванопары:

Анод^– (Fe) | Fe⁰ – 2ē = Fe²⁺ (окисление)

Катод⁺ (Сu) | 2Н⁺ + 2ē = Н₂⁰ (восстановление)

В результате железо разрушается в месте контакта, а на меди выделяется водород – водородная деполяризация катода (2Н⁺ + 2ē = Н₂⁰).

Коррозия с кислородной деполяризацией катода (О₂ + 4ē + 2Н₂О = 4ОН^–) встречается значительно чаще, т.к. потенциал восстановления кислорода более положителен, чем потенциал восстановления водорода. Такому типу коррозии подвергается большинство конструкционных материалов (стали, меди, цинка, алюминия и др.) во влажном воздухе, в пресной и морской воде, нейтральных растворах солей, почве. Так, при коррозии стали на влажном воздухе, роль катодных участков играют вкрапленные кристаллы карбида железа Fe₃C, а анодом является металлическое железо.

Анод^– (Fe) | Fe⁰ – 2ē = Fe²⁺ (окисление)

Катод⁺ (Fe₃C) | О₂ + 4ē + 2Н₂О = 4ОН^– (восстановление)

Fe²⁺ + 2ОН^– = Fe(OH)₂

Под влиянием кислорода воздуха происходит дальнейшее окисление Fe(OH)₂:

4Fe(OH)₂ + О₂ + 2Н₂О = 4Fe(OH)₃ (ржавчина).

Методы защиты от коррозии:

- применение химически стойких сплавов;

- защита поверхности металла покрытиями;

- обработка коррозионной среды;

- электрохимические методы.