Тема 2.9 Корозія металів і способи захисту від неї Поняття про корозію

Корозією металів і сплавів називають їх руйнування під впливом зовнішнього середовища.

Всі метали та сплави, які використовуються в техніці, кородують в тій чи іншій степені; лише золото і платина в звичайних умовах не піддаються корозії.

В якості прикладів корозії можна привести ржавіння заліза під дією атмосфери, роз’їдання підводних частин суден, псування деталей хімічної апаратури під впливом розчинів солей, кислот або лугів. Корозія призводить до часткового або повного виходу з ладу окремих деталей або всього виробу.

Близько 2 % всіх використовуваних у світі металів і сплавів щорічно втрачається від корозії.

В залежності від середовища, в якому протікає процес, розрізняють електрохімічну і хімічну корозію.

Електрохімічна корозія

Електрохімічною корозією називають таку корозію, яка супроводжується появою електричного струму. Найчастіше за все електрохімічна корозія металів протікає в рідинах – електроліті. Електролітами можуть бути кислоти, луги, їх розчини, розчини солей у воді, вода, яка містить розчинене повітря.

Атоми металів складаються з позитивно заряджених іонів, які коливаються біля свого середнього положення в кристалічній решіттці, і хаотично рухаються всередині просторової гратки негативно заряджених електронів.

Таблиця 2.1. Потенціал різних металів по відношенню до водню

Елемент	Номінальний потенціал по відношенню до водню	Елемент	Номінальний потенціал по відношенню до водню
Золото Ртуть Срібло Мідь Вісмут Сурма Водень Свинець Олово	+ 1,5 +0,86 +0,8 +0,344 +0,226 +0,2 0,000 -0,127 -0,136	Нікель Кобальт Залізо Хром Цинк Марганець Алюміній Магній Натрій	-0,23 -0,27 -0,439 -0,51 -0,762 -1,1 -1,3 -1,55 -2,71

При занурюванні металу в електроліт іони, які знаходяться на поверхні, переходять в розчин в кількості, яка залежить від природи металу і електроліту. Цей процес розчину металів в електроліті подібний звичайному розчиненню, наприклад, солі у воді, який припиняється тоді, коли розчин стане насиченим. Однак при розчиненні металу в електроліт переходять лише позитивно заряджені іони, внаслідок чого електроліт, що прилягає до металевої пластини, заряджається позитивно, а сама пластинка – негативно, за рахунок електронів, що залишилися. Всі метали володіють різною здатністю переходити в розчин, тобто різним ступенем розчинення, тому якщо пластинки різних металів опустити в один електроліт, то вони будуть мати різні потенціали, причому чим більше іонів металу перейде в розчин, тим більшим буде від’ємний потенціал цього металу. В таблиці 2.1 приведено значення потенціалів деяких елементів, виміряних по водневому електроду, потенціал якого прийнято рівним нулю.

При з’єднанні різних металічних пластинок, що знаходяться в електроліті, утворюються гальванічні пари, де анодом буде метал з більш низьким потенціалом, а катодом – метал з більш високим потенціалом. В гальванічній парі перехід іонів аноду в розчин буде тривати до повного розчинення пластинки аноду. Так, якщо пластинку цинку і пластинку заліза опустити в електроліт і з’єднати їх електрично, то цинк буде розчинятися до повної руйнації пластинки.

Структура технічних металів і сплавів в більшості випадків неоднорідна і складається з двох фаз (наприклад, фериту і цементиту). При занурюванні такого сплаву в електроліт окремі неоднорідні кристали його будуть мати різні потенціали, а через те, що ці кристали електрично замкнені один на одного через масу метал, то сплав буде представляти собою велику кількість окремих гальванічних мікропар. З цього видно, що чисті метали і однофазні сплави повинні мати більшу корозійну стійкість, ніж сплави, які складаються з суміші фаз. Досліди показали, що сталь, загартована на мартенсит, ржавіє значно менше, ніж та ж сама сталь після відпалу або високого відпуску (стан перліту, сорбіту або трооститу).

Шар електроліту при корозії може бути досить незначним: достатньо невеликої конденсації вологи з повітря на поверхні металу, як починається процес його ржавіння, тому електрохімічна корозія спостерігається і в закритих приміщеннях.