Основы теории коррозии металлов

Категория:
Цветные металлы


Основы теории коррозии металлов

В зависимости от среды, в которой протекает процесс, различают электрохимическую и химическую коррозию.

Электрохимическая коррозия. Электрохимической коррозией называют такую коррозию, .которая сопровождается появлением электрического тока. Электрохимическая коррозия металлов протекает в жидкости —электролите. Электролитами могут являться кислоты, щелочи, их растворы, растворы солей в воде, вода, содержащая растворенный воздух, и пр.

При погружении металла в электролит ионы (электрически заряженные частицы), находящиеся на поверхности металла, переходят в раствор в количестве, зависящем от природы металла и электролита.

Этот процесс растворения металлов в электролите подобен обычному растворению, например, соли в воде, которое прекращается тогда, когда раствор станет насыщенным. Однако при растворении металла в электролит переходят лишь положительно заряженные ионы, в результате чего электролит, прилегающий к металлической пластинке, заряжается положительно, а сама пластина — отрицательно, за счет оставшихся на ней электронов. Металлы обладают различной способностью переходить в растзор, т. е. различной упругостью растворения, поэтому если пластинки разных металлов опустить в один электролит, то они будут иметь различные потенциалы, причем чем больше ионов металла перейдет в раствор, тем больше будет отрицательный потенциал этого металла.

Химическая коррозия. Химической коррозией называют коррозию, не сопровождающуюся появлением электрического тОка. Обычно в этом случае на.металл действует сухой газ или жидкость — не электролит (бензин, масло, смола и т. п.). При этом на поверхности металла образуются химические соединения, чаще всего пленки окислов. Прочность пленок окислов различных металлов различна. Например, пленки окислов железа являются непрочными, сплошность их легко нарушается, и железо продолжает ржаветь. У других металлов, например у алюминия, окисные пленки весьма прочны, плотно прилегают к поверхности металла и тем самым защищают его от дальнейшего разрушения.

При соединении различных металлических пластинок, находящихся в электролите, образуются гальванические пары, где анодом является металл с более низким потенциалом, а катодом — металл с более высоким потенциалом. В гальванической паре переход ионов анода в раствор продолжается до полного растворения пластинки анода. Так, если пластинку цинка и пластинку железа опустить в электролит и соединить их электрически, то цинк будет растворяться до полного разрушения пластинки.

Структура технических металлов и сплавов в большинстве случаев неоднородна и состоит из двух фаз (например, феррита и цементита). При погружении такого сплава в электролит отдельные неоднородные зерна его будут’иметь различные потенциалы, а так как эти зерна электрически соединены друг с другом через массу металла, то сплав будет представлять большое количество отдельных гальванических микропар.

Здесь темными участками обозначена фаза с более высоким потенциалом (катод). Черными стрелками показан переход частиц анода (светлые участки) в раствор; эквивалентный переход электронов анода к катоду показан белыми стрелками.

Из сказанного следует, что чистые металлы и однофазные сплавы должны иметь большую коррозионную стойкость, чем сплавы, состоящие из смеси фаз. Опыты подтверждают это. Например, сталь, закаленная на мартенсит, разрушается значительно меньше, чем та же сталь после отжига или высокого отпуска (состояния перлита, сорбита или троостита). Из предыдущего известно, что мартенсит представляет собой твердый раствор углерода в а-железе, а перлит, сорбит и троостит — смесь феррита и цементита.

Однако и однофазные металлы имеют загрязнения и примеси, обладающие иным значением электродного потенциала; то же относится и к деформированным участкам металла. Поэтому электрохимическая коррозия может наблюдаться также и у однофазных металлов.

Слой электролита при коррозии может быть весьма незначительным: достаточно небольшой конденсации влаги из воздуха на поверхности металла, как начинается процесс его коррозии, поэтому электрохимическая коррозия наблюдается и в закрытых помещениях.

Наличие сплошной окнсной пленки предохраняет металл и от электрохимической коррозии, так как изолирует его от действия электролита. Этим объясняется, между прочим, тот факт, что некоторые металлы (например, алюминий, хром), имеющие весьма низкие потенциалы, обладают хорошей коррозионной стойкостью.

Химическая коррозия в чистом виде наблюдается довольно редко. Примером ее может служить появление окалины при горячей обработке металлов.

Атмосферная коррозия (коррозия на открытом воздухе) совмещает в себе особенности химической и электрохимической коррозий.

Мерой коррозионной стойкости металлов является скорость коррозии в данной среде и в данных условиях, которую обычно выражают весом металла (в граммах), превращенного в продукты коррозии за единицу времени (1 час), относительно к единице его поверхности (1 м2). На скорость коррозии металлов влияет их состав, механическая и термическая обработка, а также среда (воздух, вода, растворы кислот и т. д.), температура, давление и характер нагрузки.

По характеру разрушения коррозию делят на равномерную, местную и межкристаллитную. При одной и той же скорости коррозии местная коррозия опаснее равномерной, так как при незначительной общей убыли металла она приводит к глубоким язвам в толще металла.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум