Расчет скорости электрохимической коррозии в теории микроэлементов

Расчет скорости электрохимической коррозии в теории микро­элементов основывается на том, что материальный эффект коррозион­ного процесса обусловлен протеканием электрического тока между анодными и катодными участками поверхности металла. В соответст­вии с этим выражение для скорости коррозии может быть получено посредством сочетания закона Ома и Фарадея. Пусть ∆Е означает разность потенциалов катода и анода, а R — полное омическое сопро­тивление коррозионного элемента. Сила тока, который протекает между катодом и анодом коррозионной пары, равна по закону Ома

(1)

где ∆Е — разность потенциалов катода и анода коррозионной пары. Соответствующий этому току материальный расход металла на анод­ном участке пары

(2)

где Н — электрохимический эквивалент металла.

Следует иметь в виду, что если для расчета скорости коррозии в формулу (1) ввести значение начальной разности потенциалов коррозионной пары, то мы не получим правильного результата. В дей­ствительности скорость коррозии будет намного меньше, чем дает такой расчет.

Остановимся несколько подробнее на причинах этого явления. Пусть потенциал катода коррозионной пары в отсутствие приложенного тока будет равен Е⁰_к, а потенциал анода пары при том же условии Е⁰_а. Назовем величину Е⁰_к – Е⁰_а = ∆Е⁰ разностью потенциалов.

Величина ∆Е° всегда больше, чем ∆Е — разность потенциалов работающей пары. Действительно, потенциал катода при замыкании пары вследствие поляризационных изменений становится более от­рицательным. В первом приближении зависимость потенциала катода от силы тока можно представить простым линейным выражением

(3)

где р_к означает поляризуемость катода и определяет наклон поляри­зационной кривой Е⁰_кЕ_к (рис. 2). В свою очередь поляризационные изменения на анодных участках пары при­водят к сдвигу потенциала анода:

(4)

Рис.2. Диаграмма коррозионного процесса

где р_а — анодная поляризуемость.

С учетом поляризационных изменений потенциалов катода и анода уравнение для силы тока коррозионного элемента при­мет вид

(5)

или

(6)

Полученная формула показывает, что поляризуемость анода и ка­тода эквивалентна добавочному сопротивлению. Это сопротивление можно назвать поляризационным сопротивлением. Наличие последнего приводит к тому, что даже в отсутствие омического сопротивления [при R → 0] сила коррозионного тока не может стать бесконечно большой. Формула (6) показывает, что при этом

(7)

где i_max представляет собой максимальную силу тока, какую способен дать замкнутый накоротко коррозионный элемент. Как видно из рис.2, потенциал катода при этом становится равным потенциалу анода и разность потенциалов понижается до нуля.