Электрохимическая коррозия металлов

Этот вид коррозии всегда сопровождается возникновением гальванических пар и подразделяется на два вида: коррозия в растворах электролитов и атмосферная коррозия.

Термодинамически возможен процесс электрохимической коррозии, для которого соблюдается условие

∆ G = - nFE < 0 (1)

где ∆ G – изменение энергии Гиббса для процесса, кДж/моль; n – число электронов, принимающих участие в коррозионном, окислительно-восстановительном процессе; F = 96500 Кл – число Фарадея; E = Е _к – Е _а – ЭДС гальванического элемента, в котором протекает данный коррозионный процесс (Е _к и Е _а – потенциалы катодного и анодного процессов соответственно, в вольтах).

Таким образом, возможность протекания электрохимической коррозии металла определяется соотношением потенциалов анодного (окисление металла) и катодного (восстановление окислителя) процессов в данных условиях.

Ионы и молекулы раствора, обеспечивающие протекание катодного процесса, называются деполяризаторами. Чаще всего в качестве деполяризаторов выступают растворенные в электролите или воде молекулярный кислород или ионы водорода, либо то и другое вместе (рис.2).

Рис. 2. Схема коррозионного процесса. Д – деполяризатор

Вследствие этого следует различать два вида электрохимической коррозии: с водородной (1) и кислородной деполяризацией (2):

1) анодный процесс: Ме – 2е = Ме²⁺

катодный процесс: 2Н⁺ + 2е = Н₂(медленная стадия)

2) анодный процесс: Ме – 2е = Ме²⁺

катодный процесс: О₂ + 2Н₂О +4е = 4ОН^-(медленная стадия)

Анодный и катодный процессы всегда являются сопряженными.

Катодный процесс в обоих случаях является самым медленным и определяет скорость всего коррозионного процесса в целом.

Коррозия с водородной деполяризацией наблюдается в кислых средах, где содержание Н⁺ велико (рН ≤ 6); При большем рН, коррозия протекает с кислородной деполяризацией. Первый случай - наиболее опасный, так как водород, растворяясь в стали, создает повышенную хрупкость металла (водородное охрупчивание).

Следует иметь в виду, что потенциалы водородного и кислородного электродов зависят от рН раствора по уравнениям:

Е(н⁺/н₂) = - 0,059 · рН, В; Е(о₂ /н₂о) = 1,23 - 0,059 · рН, В

Эти зависимости в графическом варианте называются диаграммами Пурбэ (рис.3, кр.1 и 2).

Е, В