1.6. Химические процессы при эксплуатации автотранспортной техники Коррозия металлов

Коррозия – самопроизвольное разрушение металлов, вследствие физико-химического взаимодействия их с окружающей средой.

По характеру разрушения коррозионные процессы можно разделить на сплошную коррозию и локальную (местную) коррозию. В первом случае поверхность металла окисляется с одинаковой скоростью на всех участках поверхности. Во втором случае на поверхности металла появляются участки с большей скоростью коррозии, там появляются пятна, трещины и другие повреждения. Один из видов локальной коррозии – селективная, или избирательная, она происходит в сплавах, где разрушаются кристаллы наиболее активного металла.

По механизму действия коррозия бывает химической и электрохимической.

Химическая коррозия возникает, когда металл эксплуатируется в среде_, не проводящей электрический ток: растворы неэлектролитов и сухая атмосфера воздуха (влажность менее 65%, температура менее 100°С или влажность более 65%, температура более 100°С). В сухой атмосфере воздуха происходит взаимодействие металлов с газами, такими как O₂ , Cl₂:

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃

При химической коррозии окисление металла и восстановление газа происходит одновременно, на одном участке поверхности, т. е. они пространственно не разделены.

Электрохимическая коррозия протекает в электропроводных средах: растворах кислот, щелочей, солей, во влажной атмосфере воздуха (влажность более 65%, температура менее 100°С). В этих условиях возможна конденсация паров воды на поверхности металлов.

Электрохимическая коррозия проявляется в следующих случаях:

1. Два металла, взятые в виде кусков, пластин, проволоки контактируют друг с другом и раствором электролита, при этом более активный металл будет анодом, он будет окисляться, а менее активный металл будет катодом, на нём будет происходить восстановление частиц электролита.

2. Если поверхность металла окислена, то тоже возможна электрохимическая коррозия, при этом окисленные участки будут катодом, а не окисленные – анодом.

3. Причиной электрохимической коррозии могут быть и примеси других металлов, более или менее активных, чем основной.

4. Коррозионная гальванопара может возникнуть и за счёт разной концентрации растворов, касающихся металлической поверхности на разных участках.

5. Электрохимическая коррозия может протекать и тогда, когда разные части металлического изделия находятся в разных условиях, неодинаково нагреты, освещены и т. д.

Образование коррозионной гальванопары на примере латуни – сплава Zn – Cu

1. Коррозия латуни в кислой среде:

A (-) Zn | HCl | Cu (+) K

Анодный процесс: Zn – 2e = Zn²⁺ - окисление

Катодный процесс: 2H⁺ + 2e = H₂ – восстановление

Перетекание электронов с анодных участков на катодные называется катодной поляризацией. Снятие электронов с катодных участков ионами водорода называется водородной деполяризацией, а ионы водорода – деполяризаторами. В кислых средах, не содержащих растворённого кислорода, коррозия протекает только с водородной деполяризацией. Данное уравнение будет выглядеть так:

Zn + 2H⁺ = Zn₂₊ + H₂↑

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

Продукты коррозии: ZnCl₂ и H₂↑. Хлорид цинка - растворимая в воде соль, значит, поверхность металла она не защищает, и растворение цинка идёт до конца. Поэтому латунные изделия нельзя эксплуатировать в кислой среде.

2. Коррозия латуни во влажной атмосфере воздуха (нейтральная среда):

A (-) Zn | Н₂O, O₂ | Cu (+) K

Анодный процесс: Zn – 2e = Zn²⁺ (х2)

Катодный процесс: 2H₂O + O₂ + 4e = 4OH^–

2Zn + 2H₂O + O₂ = 2Zn²⁺ + 4OH^–

2Zn + 2H₂O + O₂ = 2Zn(OH)₂↓

Латунные изделия можно эксплуатировать во влажной атмосфере воздуха, так как образуется нерастворимое соединение, защищающее поверхность от дальнейшей коррозии. Процесс идёт с кислородной деполяризацией.