ЕЛЕКТРОХІМІЧНА КОРОЗІЯ З ОКСИГЕННОЮ ДЕПОЛЯРИЗАЦІЄЮ
З оксигенною деполяризацією протікають такі види корозії як: атмосферна, ґрунтова, у водяному середовищі ( прісному і морському), у розчинах і розплавах солей і т.п.
Термодинамічна ймовірність протікання електрохімічної корозії при відновленні оксигену на катоді визначається нерівністю рівноважних потенціалів
ЕрМе < ЕрO2
Потенціал корозії, що встановився у цьому випадку, займе проміжне положення:
ЕрМе < Екор< ЕрO2
Рушійною силою даного процесу корозії буде різниця значень електродних потенціалів відновлення окислювача на катоді і іонізація металу, що розчиняється .
Процес електрохімічної корозії металів з оксигенною деполяризацією описується рівняннями:
у нейтральних і лужних розчинах O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- ;
у кислих розчинах O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O .
Катодний процес відновлення О2 складається з декількох стадій:
- дифузія оксигену до поверхні катоду;
- відновлення оксигену на поверхні катоду;
- перехід іонів ОН- від катоду в електроліт.
Стадія корозійного процесу з найбільшою утрудненістю (перенапругою) має переважний вплив на швидкість процесу корозії. Її називають контролюючою, вона протікає з відхиленням потенціалу системи від рівноважного значення.У випадку спокійного електроліту катодний процес гальмується стадією дифузії О2 , а при перемішуванні розчину відновленням О2.)
Внаслідок малої розчинності оксигену і невеликої швидкості дифузії його через шар електроліту до катоду істотне значення має концентраційна поляризація. Іонізація оксигену протікає з перенапругою ( ŋ(О2) ), що зв'язано з утрудненістю переносу заряджених часток через границю фаз метал-електроліт. Такий перехід зарядженої частки зв'язаний з подоланням енергетичного бар'єру, величина якого залежить від електродного потенціалу.
При дуже невеликій щільності струму (iк £ 10-6 А/см2) залежність перенапруги оксигену від щільності струму виражається рівнянням
ŋ(О2) = k iк , (1)
де iк - щільність струму корозії;
k - постійна величина, чисельно рівна ŋО2 при iк = 1 мА/см2.
З подальшим ростом щільності струму лінійна залежність переходить у логарифмічну (рівняння Тафеля):
ŋ(О2 ) = a + b lg iк , (2)
де a – постійна величина, залежна від матеріалу катода , складу розчину і температури (тобто характеризує ступінь нерівноважності даного електроду ) і чисельно рівна ŋ(О2 ) при iк = 1 мА/см2; b – коефіцієнт, рівний
2RT
b = ------- 2,3 , (3)
nF
де n - число е- , які беруть участь у процесі;
F – постійна Фарадея (96500 Кл/моль).
Таким чином, перенапруга відновлення оксигену залежить від щільності струму, матеріалу катода і температури електроліту. Наслідком цього є поява граничного дифузійного струму, що не залежить від потенціалу.
Криві, що відображають зміну потенціалу при проходженні струму, або , навпаки, зміну струму зі зміною потенціалу, називають поляризаційними кривими(анодними або катодними).
|
Загальний вид поляризаційної кривої в координатах Е- і представлений на рис.1. Ділянка АВС відповідає відновленню О2, відрізок СК - крапці визначення граничного дифузійного струму iD. Відрізок СК характеризує відновлення О2 на граничному дифузійному струмі.
По досягненні граничного струму (крапка K на рис. 1) процес катодної деполяризації буде гальмуватися тільки через концентраційні утруднення. В цьому випадку поляризаційна крива піде вгору поки не буде досягнутий потенціал якогось нового процесу на катоді. Ділянка КDF відповідає спільному процесу відновлення О2 і виділення Н2 .
Величина граничного струму може бути істотно підвищена інтенсивним перемішуванням розчинів, аерацією, введенням в електроліт окислювачів, що легко відновлюються на катоді (Н2О2, (NH4)2 S2O8), або переносників оксигену (Fe3+ — Fe2+, Сu2+— Сu+), які виступають у ролі деполяризаторів(речовини, що зменшують поляризацію):
Fe3+ + е- ↔ Fe2+.
Аналізуючи стан корозійної системи за допомогою діаграм
lg і = f(E), можна визначити, як необхідно змінити потенціал корозую-
чого металу, щоб прискорити або загальмувати корозію.
Дата добавления: 2015-11-04; просмотров: 852;