корозія металів

Корозія металів - (від латинського corrodere - гризти) процеси, що відбуваються в результаті хімічного впливу навколишнього середовища, в результаті яких відбувається їх руйнування.

Від цього процесу відрізняється інший процес - ерозія металів, що представляє собою руйнування їх поверхні під механічним впливом середовища.

Корозія металів означає роз'їдання, - починається також на їх поверхні. Відбувається хімічну взаємодію з навколишнім середовищем. Це процес є мимовільним, а також є наслідком окисно-відновних реакцій з компонентами навколишнього середовища. В результаті руйнування металу утворюються продукти його окислення, а саме: оксиди, гідроксиди, іноді просто відбувається його розчинення в середовищі до іонного стану. Таке перетворення супроводжується істотною зміною властивостей.

Відомі різні види корозії металів. Одним з основних її видів є хімічна, яку іноді ще називають газовою корозія, так як іноді вона відбувається під впливом газоподібних компонентів з навколишнього середовища при високих температурах. Хімічна корозія може відбуватися і під впливом деяких агресивних рідин. Основним цього процесу є те, що вона відбувається без виникнення в системі електричного струму. Їй піддаються деталі і вузли машин, що працюють в атмосфері кисню при високих температурах, наприклад турбінні двигуни, ракетні двигуни і деякі інші, а також піддаються деталі вузли обладнання хімічного виробництва.

Іншим поширеним видом руйнування металів яввляется електрохімічна корозія - поверхневе руйнування в середовищі електроліту з виникненням в системі електричного струму. Електрохімічна корозія - руйнування в атмосфері, на грунті, водоймах, ґрунтах.

Характер руйнування поверхні металу може бути різним і залежить від властивостей цього металу і умов протікання процесу. Тепер зупинимося докладніше на електрохімічної корозії.

види корозії

До основних видів спостерігається корозії відносяться:

Електрохімічна корозія протікає інтенсивніше, якщо в катод вкраплених метал, менш активний, ніж корродіруют. Наприклад, якщо кородує сталь (а сталь - це сплав заліза і вуглецю в якому частково утворюється карбід заліза) роль таких ділянок грає карбід заліза (FeC).

атмосферна корозія

- протікає у вологому повітрі при звичайній температурі. Поверхня металу покривається плівкою вологи, що містить розчинений кисень. Інтенсивність руйнування металу зростає з ростом вологості повітря, а також вмістом у ньому газоподібних оксидів вуглецю, сірки, при наявності в металі шорсткостей, тріщин полегшують конденсацію вологи.

ґрунтова корозія

- її піддані трубопроводи, кабелі, підземні споруди. В цьому випадку метали стикаються з вологою грунту, що містить розчинений кисень. У вологому грунті, з підвищеною кислотністю трубопроводи руйнуються протягом півроку після їх укладання (звичайно, якщо не вжити заходів щодо їх захисту).

електрична корозія

- відбувається під дією блукаючих струмів, що виникають від сторонніх джерел (лінії електропередач, електричні залізниці, різні електроустановки, що працюють на постійному електричному струмі). Блукаючі струми викликають руйнування газопроводів, нафтопроводів, електрокабелів, різних споруд. Під дією електричного струму на перебувають на землі металевих предметах з'являються ділянки входу і виходу електронів - катоди і аноди. На анодних ділянках спостерігається найбільш інтенсивне руйнування.

- найбільш поширений видом руйнування металів. Прикладом електрохімічної корозії є, наприклад, руйнування деталей машин, приладів і різних металевих конструкцій в грунтових, грунтових, річкових і морських водах, в атмосфері, під плівками вологи, в технічних розчинах, під дією мастильно-охолоджуючих рідин і т.д. Як вже було зазначено, електрохімічна корозія протікає на поверхні металів під дією електричних струмів, тобто відбуваються окислювально-відновні хімічні реакції , Які характеризуються віддачею електронів і їх перенесенням, так як утворюються катодні і анодні ділянки. Утворенню катодів і анодів сприяють хімічна неоднорідність металів (домішки і включення), наявність ділянок залишкової деформації, неоднорідність покривають метал захисних плівок і т.д. Найбільш часто в освіті даного виду руйнування металу беруть участь не один фактор, а кілька. Коли метал починає корродировать, він перетворюється в багатоелектронних гальванічний елемент.

Наприклад, розглянемо що відбувається, якщо мідь Cu контактує з залізом Fe в середовищі електроліту. Така система являє собою гальванічний елемент, де залізо - анод ( "+"), а мідь - катод. Залізо віддає електрони міді і переходить в розчин у вигляді іонів. Іони водню рухаються до міді, де розряджаються. Катод поступово стає більш негативним, в кінці-кінців стає рівним потенціалу анода і корозія сповільнюється.

Якраз на цю тему можна провести досвід в домашніх умовах. Нам буде потрібно три склянки з розчином кухонної солі (харчова сіль), 3 залізних цвяха, шматочок цинку і мідний дріт (без ізоляції). Отже, приступимо. Перший цвях опустіть у склянку з розчином солі. До другого цвяху прикрутите мідний дріт, а до третього - шматочок цинку. Потім опустіть кожен цвях в свій стакан з розчином солі (їх було 3) і залиште їх на 2-3 доби.

Що відбувається: всі наші цвяхи матимуть сліди іржі (корозії). У найгіршому стані буде той цвях, який знаходився в розчині разом з мідним дротом, а найменше корродировать той, який прив'язаний до цинку! Пояснення: всі метали мають різну здатність віддавати електрони. Порівняти їх в цій здатності можна, ознайомившись з низкою напруг металів:

Li ← K ← Rb ← Cs ← Ba ← Ca ← Na ← Mg ← Al ← Mn ← Cr ← Zn ← Fe ← Cd ← Co ← Ni ← Sn ← Pb ← H2 ← Cu ← Ag ← Hg ← Pt ← Au

Ті метали, які в ряді напруг знаходяться лівіше (наприклад Zn - цинк знаходиться лівіше Fe - заліза), легше віддають свої електрони, ніж метал справа (наприклад Cu - мідь правіше Fe - заліза). А значить, як тільки обидва метали потрапляють в електроліт (провідник струму-розчин солі), то відразу утворюють гальванічну пару. Більш активний метал (стоїть лівіше) заряджається позитивно, а менш активний - негативно.

Повернемося до нашого досвіду: те ж саме відбулося і в наших склянках з розчинами. Залізо (Fe) коштує лівіше, ніж мідь (Cu), тому воно заряджається позитивно, при цьому швидко окислюючись. У склянці з цинком - цинк (Zn) - більш активний, ніж залізо. Тому, поки весь цинку не поржавіє, залізо не зруйнується (чим часто користуються в технічних цілях).