Materialele de metal prin acțiunea chimică sau electrochimică a mediului sunt distruse, ceea ce se numește coroziune. Coroziunea metalelor este cauzată de reacțiile redox. în urma cărora metalele trec sub formă oxidată și pierde proprietățile sale, ceea ce duce la materiale metalice inutilizabile.
Putem distinge trei trăsătură ce caracterizează coroziune:
- Coroziunea - un punct de vedere chimic, procesul redox.
- Coroziune - un proces care se produce spontan datorită instabilității termodinamice a sistemelor de metal - componente de mediu.
- Coroziunea - un proces care se dezvoltă în principal pe suprafața metalică. Cu toate acestea, este posibil ca coroziunea poate pătrunde mai adânc și metal.
Tipuri de coroziune de metal
Cel mai adesea, există următoarele tipuri de coroziune a metalelor:
- Uniforma - acoperă întreaga suprafață în mod uniform
- inegal
- alegere
- Spoturile locale - coroda secțiuni de suprafață individuale
- Peptică (sau corodare)
- punct
- Intergranulare - distribuite de-a lungul limitelor cristaline metalice
- crăpătură
- subsurface
Din punctul de vedere al mecanismului procesului de coroziune pot distinge două tipuri principale de coroziune: chimice și electrochimice.
metale coroziune chimică
Chimice metale coroziune - este rezultatul fluxului de reacții chimice în care după ruperea legăturii metalice, atomii de metal și atomii care formează oxidantul pentru a forma o legătură chimică. Curentul electric între porțiunile individuale ale suprafeței de metal, în acest caz nu se pune. Acest tip de coroziune inerentă în medii care nu sunt capabile de a conduce un curent electric - gaz, lichide nonelectrolytes.
metale coroziune chimice este gaz și lichid.
metale coroziune de gaz - este rezultatul agresive medii de gaz sau abur la metal la temperaturi ridicate, în absența umidității condens pe suprafața metalică. Acest lucru, de exemplu, oxigen, dioxid de sulf, hidrogen sulfurat, vapori de apă, halogeni. O astfel de coroziune, în unele cazuri, poate duce la distrugerea completă a metalului (dacă este de metal activ), în timp ce în alte cazuri, un film de protecție (de exemplu, aluminiu, crom, zirconiu) poate fi formată pe suprafața sa.
coroziunea metalului lichid - poate aparea in non-electroliți, cum ar fi uleiul, ulei, kerosen etc. Acest tip de coroziune lubrifiere în prezența unor cantități chiar mici de umiditate pot dobândi cu ușurință o natură electrochimică ..
Atunci când rata de coroziune chimică de distrugere a metalului este proporțională cu viteza de reacție chimică și viteza cu care oxidantul pătrunde prin pelicula de oxid metalic care acoperă suprafața acestuia. pelicule de oxizi metalici pot fi sau pot să nu prezinte proprietăți protectoare ca densitate determinată.
Continuitatea astfel de film este evaluat cel mai mare factor Pilling-Bedvordsa: (α = Vok / VME) Volumul relativ al oxidului format sau alt orice compus pentru volum consumat în formarea acestui oxid metalic
în care Vok - volumul oxidului format
VME - volumul metalului consumat în formarea oxidului
masa molară a oxidului rezultat - Mock
ρMe - densitate de metal
n - numărul de atomi de metal
AME - greutatea atomică a metalului
ρok - densitatea oxidului format
pelicula de oxid al căror α <1. не являются сплошными и сквозь них кислород легко проникает к поверхности металла. Такие пленки не защищают металл от коррозии. Они образуются при окислении кислородом щелочных и щелочно-земельных металлов (исключая бериллий).
pelicula de oxid, care au 1 <α <2,5являются сплошными и способны защитить металл от коррозии.
Pentru valorile α> continuitate 2,5uslovie nu se mai observă. prin care astfel de filme nu protejează metalul de rupere.
Mai jos sunt valorile α pentru unii oxizi metalici
metale coroziune electrochimica
metale coroziune electrochimică - este procesul de distrugere a metalului într-un mediu de diferite electroliți. care este însoțită de apariția curentului electric în interiorul sistemului.
In acest tip de coroziune atom îndepărtat din rețeaua cristalină prin două procese cuplate:
- Anod - ca metal ioni în soluție.
- Catod - anod format în timpul procesului de electroni leagă depolarizer (substanță - oxidant).
Procesul de descărcare de electroni autoîntitulat site-uri depolarizare catodică și facilitează retragerea substanțelor - depolarizers.
Cel mai comun este coroziunea metalelor cu hidrogen și oxigen depolarizare.
depolarizare de hidrogen se efectuează pe catod în timpul coroziunii electrochimice în mediu acid
2H + + 2e - = hidrogen H2razryad ion
depolarizare de oxigen se efectuează pe catod în timpul coroziunii electrochimice într-un mediu neutru
O2 + 4H + + 4e - reducerea = H2O de oxigen dizolvat
Toate metalele, în relația lor la coroziune galvanică pot fi împărțite în 4 grupe, care sunt determinate de valorile potențialului lor de electrod standard:
- metale active (instabilitate termodinamică ridicată) - toate metalele sunt în domeniul metalelor alcaline - cadmiu (E 0 = -0.4 v). coroziunea lor este posibilă chiar și în medii apoase neutre, în care nu oxigen sau alți oxidanți.
- Metale activitate medie (instabilitate termodinamică) - situate între cadmiu și hidrogen (E 0 = 0,0 V). În mediu neutru, în absența oxigenului, nu corodează, dar supuse coroziunii în medii acide.
- metale inactive (stabilitate termodinamică intermediară) - situate între hidrogen și rodiu (E 0 = 0,8 V). Ele sunt rezistente la coroziune în medii neutre și acide, acolo unde nu există oxigen sau alți oxidanți.
- metale nobile (stabilitate termodinamică înaltă) - aur, platină, iridiu, paladiu. Pot fi supuse coroziunii numai în medii acide în prezența unor oxidanți puternici în ele.
Coroziunea electrochimică poate apărea în diferite medii. În funcție de natura mediului sunt următoarele tipuri de coroziune electrochimica:
- Coroziunea în soluții electrolitice - în soluții de acizi, baze, săruri, apă naturală.
- coroziunea atmosferică - în condiții atmosferice și în orice gaz umed mediu. Este cel mai frecvent tip de coroziune.
De exemplu, atunci când interacțiunea de fier cu componente ale mediului ambiant, anumite porțiuni ale acestora servesc anod unde oxidarea fierului, iar celălalt - în cazul în care se produce catod, reducerea oxigenului:
A: Fe - 2e - = Fe 2+
Catod este zona în care un aport mai mult oxigen.
- coroziunea solului - în funcție de compoziția solului, precum și aerarea acestuia, coroziunea se poate produce mai mult sau mai puțin intens. soluri acide cele mai agresive și nisip - cel mai puțin.
- Ventilatie la coroziune - are loc cu acces inegal de aer la diferite părți ale materialului.
- Coroziunea Marine - se produce in apa de mare datorită prezenței în ea de săruri dizolvate, gaze și substanțe organice.
- Biocorrosion - apare în rezultatul activității bacteriilor și a altor organisme care produc astfel de gaze ca CO2. H2 S și colab., Contribuie la coroziunea metalului.
- Elektrokorrozii - apare sub influența curenților de dispersie asupra structurilor subterane, ca urmare a funcționării căilor ferate electrice, linii de tramvai si alte agregate.
Metode de protejare împotriva coroziunii metalelor
Protecția primară împotriva coroziunii metalelor - este crearea de acoperiri de protecție - metalic, nemetalic sau chimice.
Acoperirea metalică este aplicată metalului care trebuie protejat împotriva coroziunii, un alt strat de metal, care este rezistent la coroziune, în aceleași condiții. Dacă stratul metalic este realizat din metal, cu un potențial mai negativ (mai activ). decât protejate, atunci aceasta se numește o acoperire anodică. Dacă stratul metalic este realizat din metal, cu un potențial mai pozitiv (mai puțin active) decât protejate, atunci aceasta se numește un strat catodic.
De exemplu, atunci când este aplicat pe stratul de fier-zinc, cu încălcarea integrității acoperirii, zincul servește ca anod și se va deteriora, iar fierul este protejat, atâta timp cât nu toate zincul consumat. Acoperirea de zinc este în acest caz anod.
acoperire catodică pentru a proteja de fier, poate fi de exemplu din cupru sau nichel. Atunci când ruperea unui astfel de acoperire este distrus de metal protejat.
Astfel de acoperiri pot fi anorganice (masă sticloasă soluție pe bază de ciment) și organice (moleculare compuși, vopsele, lacuri, bitum).
În acest caz, metalul protejat este tratat chimic pentru a forma o peliculă pe suprafața compușilor săi stabile la coroziune. Printre acestea se numără:
oxidare - obținerea filmului de oxid stabil (Al2 O3 ZnO, etc ...);
nitrurarea - suprafețe metalice (oțel) a fost saturat cu azot;
albăstreală pentru rufe din oțel - suprafața metalică reacționează cu substanțe organice;
cementare - obținerea unui compus metalic al acestuia la suprafața carbonului.
Schimbarea compoziției tehnice a metalului asemenea, îmbunătățește rezistența la coroziune a metalului. În acest caz, metalul este introdus astfel de compuși care măresc rezistența la coroziune.
Modificări în compoziția mediului coroziv (introducerea inhibitorilor de coroziune sau îndepărtarea impurităților din mediul înconjurător), este, de asemenea, un mijloc de protejare a metalului împotriva coroziunii.
protecție electrochimică se bazează pe îmbinarea structurilor protejate catod sursă de alimentare externă de curent continuu, prin care devine catod. Anodul este un fier vechi, care a fost distrusă de construcție protejează împotriva coroziunii.
protecție sacrificial - un tip de protecție electrochimică - este după cum urmează.
Pentru a atașa placa de construcție de metal mai activ poate fixa, numit benzii de rulare. Benzii de rulare - un metal cu un potențial negativ - este anod și instalația protejat - catod. Compusul benzii de rulare și instalația protejat conductorul de curent conduce la distrugerea benzii de rulare.