Теоретические пояснения. Коррозией называют процесс разрушения металла в результате химического или электрохимического воздействия окружающей среды

Коррозией называют процесс разрушения металла в результате химического или электрохимического воздействия окружающей среды. Скорость коррозии выражают либо через потерю массы образца в единицу времени на единицу площади поверхности, либо через уменьшение толщины металла в единицу времени.

По характеру разрушения металла различают равномерную и местную коррозию. Равномерная коррозия распределяется по всей поверхности металла, а местная коррозия сосредоточена на отдельных участках

По механизму коррозионного процесса различают химическую или электрохимическую коррозию. Химическая коррозия характерна для сред не проводящих электрический ток. В процессе химической коррозии происходит прямое взаимодействие металла с окислителем.

Электрохимическая коррозия возникает в средах, обладающих ионной проводимостью. В этом случае процесс коррозии является анодным растворением металла под влиянием катодного восстановления окислителя. Наиболее распространенными окислителями в коррозионном процессе являются ионы водорода и молекулы кислорода. Коррозия с участием ионов водорода называется коррозией с выделением водорода или коррозией с водородной деполяризацией. В наиболее простом виде электродные процессы могут быть представлены уравнениями:

Me - ne^- → Meⁿ⁺

2H⁺ +2e → H₂

Коррозия с выделением водорода возможна, если потенциал водородного электрода положительнее потенциала металла. Скорость коррозии в этом случае определяется скоростью реакции выделения водорода, зависящей от природы металла и вида поверхности, на которой выделяется водород. Скорость коррозии зависит так же от рН и температуры раствора, с которым реагирует металл

Коррозия с участием кислорода называется коррозией с поглощением кислорода или коррозией с кислородной деполяризацией. В наиболее простом виде электродные процессы могут быть представлены уравнениями:

Me - ne^- → Meⁿ⁺

O₂ + 2H₂O + 4e^- → 4OH^–

Коррозия с поглощением кислорода возможна, если потенциал кислородного электрода положительнее потенциала металла. Скорость коррозии в этом случае обычно определяется скоростью диффузии кислорода и возрастает при перемешивании раствора и увеличении концентрации растворенного кислорода.

На основе понимания механизма электрохимической коррозии разработаны разнообразные способы борьбы с ней.

Легирование – это введение в состав сплава компонентов, повышающих устойчивость металлов к коррозии. Например, в качестве легирующих добавок к железу применяют никель и хром (нержавеющая сталь).

В некоторых случаях скорость коррозии лимитируется анодными реакциями. Обычно это наблюдается у металлов способных к пассивации, таких как алюминий, титан, хром, никель, тантал и др. Пассивностью металла называют состояние повышенной коррозионной устойчивости, вызываемое торможением анодного процесса. Пассивация обычно обусловлена образованием на поверхности металла защитных пленок.

Поверхность металла можно защитить покрытиями, которые бывают нескольких видов:

- неметаллические покрытия (лаки, краски, эмали);

- покрытия, образующиеся в результате химической обработки поверхности металла (например, воронение стали);

- металлические покрытия, которые подразделяются на анодные (покрытие более активным металлом, образующим устойчивые к коррозии оксидные пленки) и катодные (покрытие менее активным металлом).

При повреждении анодного покрытия будет анодно растворяться само покрытие, а не основной металл. При повреждении катодного покрытия растворяется основной металл, а не металл покрытия.

В некоторых случаях в коррозионную среду вводят ингибиторы (замедлители) коррозии.

Электрохимическая защита применяется в средах с хорошей ионной проводимостью, например, морская вода, почва. Существует несколько видов электрохимической защиты:

- протекторная защита – присоединение к защищаемому изделию большого листа из более активного металла, который выступает в качестве анода и окисляется, материал изделия выступает в роли катода, он защищен от коррозии;

- катодная защита – защищаемая деталь присоединяется к отрицательному полюсу внешнего источника тока и становится катодом, в качестве анода используются куски железа, которые присоединяются к положительному полюсу источника тока, при этом подвергаясь анодному окислению;

- анодная защита – защищаемое изделие подключается к положительному полюсу внешнего источника тока, при этом происходит пассивация защищаемого металла.