Что такое коррозия металлов
Металлы обладают массой достоинств - они прочны, пластичны, хорошо поддаются обработке. Однако, в этой "бочке меда" нашлась и "ложка дегтя" в виде процессов коррозии, которые разрушают металл.
|
Коррозия металлов - процесс разрушения металла под воздействием агрессивных факторов внешней среды |
По механизму действия коррозия бывает химической и электрохимической.
Химическая коррозия
Химическая коррозия есть разновидность окислительно-восстановительной реакции, в которой металл выступает в роли восстановителя, а внешняя среда является окислителем, например, кислород, содержащийся в воздухе.
Многие металлы окисляются на воздухе:
4Al+3O2 = 2Al2O3
В результате окисления на поверхности металла образуется оксидная пленка, которая препятствует дальнейшему окислению. Такие пленки хорошо защищают от дальнейшей коррозии на воздухе цветные металлы (цинк, никель, алюминий), но не работают с железом, поскольку оксидная пленка получается пористой, и не защищает железо от дальнейшей реакции.
Химическая коррозия встречается не только при взаимодействии металлов с газами или жидкостями, не проводящими электрический ток. Коррозии подвергаются металлы при воздействии высоких температур в процессе обработки.
Электрохимическая коррозия
Металлы подвергаются коррозии, находясь в тесном контакте друг с другом в присутствии воды или электролита. Такой вид коррозии называется электрохимической.
Электрохимическая коррозия возможна по причине присутствия в металлах разнообразных примесей, которые на поверхности металла образуют множество микро-гальванических элементов.
Электрохимическая коррозия также является разновидностью окислительно-восстановительных реакций, протекающих в электропроводящих средах. В качестве электролита чаще выступает вода в том или ином виде - растворенный кислород и ионы водорода являются главными "столпами" электрохимической коррозии.
Например, в месте контакта железа с медью начинается процесс электрохимической коррозии, протекающий следующим образом.
Железо, как более активный металл, играет роль анода - железо окисляется при соприкосновении с электролитом (например, водой), оно отдает свои электроны, растворяясь в электролите.
Fe0-2e- = Fe2+
Электроны железа, попавшие в электролит, начинают мигрировать в сторону меди, менее активному металлу, чем железо, - таким образом, медь играет роль катода, на котором начинаются процессы восстановления.
В зависимости от кислотности электролита на катоде (меди) восстанавливается либо кислород (коррозия с кислородной деполяризацией), либо ионы водорода (коррозия с водородной деполяризацией):
O2+2H2O+4e- = 4OH- - если среда щелочная 2H++2e- = H2 - если среда кислая
Чаще наблюдается коррозия с кислородной деполяризацией, проявляющаяся образованием ржавчины (результат взаимодействия катионов железа с гидроксид-ионами в среде электролита):
Fe+2+2OH- = Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3
При коррозии с водородной деполяризацией образуются соли, как результат действия катионов железа с анионами.
Методы защиты металлов от коррозии
- механическая защита - нанесение защитных покрытий, с целью препятствия контакта поверхности металла с агрессивной средой:
- неметаллические покрытия - лаки, краски, эмали;
- металлические покрытия - хромирование, никелирование, цинкование, лужение;
- химические покрытия - искусственно создаваемые пленки (оксидные, фосфатные, нитридные).
- электрохимическая защита:
- протекторная защита заключается в присоединении к защищаемому металлу более активного металла, который разрушается в первую очередь;
- катодная защита заключается в подсоединении к защищаемому металлу положительного полюса внешнего источника тока, исключая тем самым возможность анодной коррозии;
- воздействие на среду, в которой находится металл:
- добавление веществ-ингибиторов, замедляющих процесс коррозии;
- деаэрация - удаление воздуха, растворенного в воде.
