ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сведения по коррозии и коррозионной стойкости металлов из "Защита металлов от коррозии" Металлическое состояние для большинства металлов термодинамически неустойчиво в условиях атмосферы. Металлы стремятся перейти в ионное состояние. Это стремление для разных металлов различно и может быть охарактеризовано уменьшением свободной энергии при протекании соответствующей реакции в данной среде. [c.6] В атмосферных условиях (при наличии кислорода и pH = 7) термодинамически устойчивы золото, платина, иридий, палладий и некоторые другие металлы, так как они отличаются положительным значением величины свободной энергии для реакции перехода в ионное состояние с поглощением кислорода (от +3,95 для палладия до 4-15,7 ккал1г-экв для золота). Эти металлы находятся в природе, как правило, в чисто металлическом самородном состоянии и называются благородными. Медь, ртуть, серебро имеют положительное значение величины свободной энергии при протекании реакции ионизации лишь при отсутствии кислорода (в условиях разряда ионов водорода), в природных условиях они находятся и в рудном, и в самородном состояниях и потому называются полублагородными металлами. Большинство металлов имеет отрицательное значение свободной энергии реакции ионизации, в природе, как правило, находится лишь в виде руд и относится к неблагородным. [c.6] Однако реальная скорость коррозии не определяется однозначно уменьшением свободной энергии в какой-либо данной коррозионной реакции. Например, алюминий термодинамически более устойчив, чем цинк, а хром устойчивее железа, но практически в условиях атмосферы алюминий устойчивее железа. Следовательно, термодинамика дает данные о возможности протекания реакции коррозии металлов, а не о скорости этой реакции. Реальная устойчивость металла без учета конкретных условий коррозии не может быть охарактеризована каким-либо абсолютным числом, как это принято, например при суждении о механических свойствах металла. [c.6] Однако при определенных условиях коррозия может проникать и непосредственно в глубь металла (например, при структурноизбирательной коррозии), а также распространиться вдоль границ кристаллов (при межкристаллитной коррозии). Коррозии этого вида особенно способствуют напряжения, возникающие в металле от механических усилий (коррозия под напряжением). [c.7] Коррозия в электролитах — весьма распространенный вид разрушения металлов. В первую очередь это относится к коррозии металлов в пресной и морской воде, в растворах и расплавах солей, растворах кислот, щелочей. К электрохимической относится также коррозия во влажной атмосфере или в любом влажном газе, коррозия, возникающая в результате воздействия на металл почвы, грунта (почвенная или подземная коррозия), приложенного извне или блуждающего тока в почве (электрокоррозия). [c.7] В тропической атмосфере, в морской воде, при почвенной коррозии и в ряде других условий электрохимическая коррозия протекает иногда при участии микроорганизмов или продуктов, образующихся в результате их жизнедеятельности. Разрушение металла в этих условиях носит особое название — биокоррозия. [c.7] Прежде чем перейти к изложению механизма химической и электрохимической коррозии, рассмотрим основные вопросы, касающиеся строения металла. [c.7] В твердом состоянии все металлы имеют кристаллическое строение. Объемноцентрированную кубическую решетку имеют а-железо, хром, молибден, вольфрам гранецентрированную кубическую решетку имеют у-железо, алюминий, никель, медь, свинец, платина гексагональную — цинк, бериллий, магний, титан. Другие металлы, например олово, марганец, висмут, имеют более сложную кристаллографическую структуру. [c.8] В узлах решетки, образованной в результате металлической связи, находятся ион-атомы металла. Валентные электроны находятся в постоянном движении, они перемещаются в металле и в процессе непрерывного движения обслуживают все ион-атомы металла. Количество свободных (вернее полусвободных) электронов эквивалентно числу ион-атомов в металле. [c.8] Чисто металлическая связь характерна лишь для некоторых металлических монокристаллов. Практически для металлов чаще характерны связи смешанного вида металлической и кова-лент ной. Повышение прочности металлов, например при легировании, или понижение пластичности, ковкости при деформации обусловливается частичным появлением ковалентной связи. [c.8] Ион-атомы на поверхности металла имеют свободные связи, которые могут быть насыщены в результате адсорбции ионов, а также полярных молекул. Валентные электроны покинуть сферу металла в обычных условиях не могут, так как для этого их энергия недостаточна. Выход электронов из металла становится возможным лишь в случае увеличения их энергии, например под влиянием облучения поверхности металла. [c.8] Как отмечалось, коррозионная среда может быть в основном газообразной и жидкой. Жидкие среды бывают электропроводными и неэлектропроводными. Изучение окисных и других пленок на металлах, образованных в результате взаимодействия металла с газовой фазой, показывает, что эти пленки имеют кристаллическую структуру. В связи с этим существует допущение, что газовая фаза участвует в коррозионном процессе в ионном состоянии, при этом не исключается возможность участия в коррозионном процессе газа и в атомарном состоянии. [c.8] При взаимодействии с растворителем (водой, этиловым спиртом, бензолом и др.) соль, кислота или основание подвергаются электролитической диссоциации, т. е. расщеплению их на независимо перемещающиеся ионы, движение которых в растворителе непрерывное и хаотичное. По закону Кулона, между катионами и анионами электролита возникает определенная сила электростатического взаимодействия, которая тем меньше, чем больше диэлектрическая постоянная растворителя. Диэлектрическая постоянная воды О = 80 она намного больше, чем О многих других растворителей, и потому вода оказывает наибольшее диссоциирующее воздействие на ионные кристаллы веществ. [c.9] Различают электролиты сильные, если степень электролитической диссоциации 0,1-н. раствора составляет 0,3 и более, и слабые, когда при растворении вещества происходит диссоциация лишь в малой степени (величина а для 0,1-н. раствора не превышает 0,03). К таким электролитам относятся преимущественно органические кислоты и их соли, а также вода, которая в малой степени диссоциирует на ионы водорода Н+ и ионы гидроксила ОН . Произведение активностей этих ионов при 25° С Од -Оон 10 2-ЫОн/л. [c.9] Отрицательный десятичный логарифм активности ионов водо рода принято называть водородным показателем pH. Таким образом, pH =.—Для чистой воды 3 н+=аон г-ыон/л, следовательно, pH = 7. pH кислых растворов меньше 7, а pH щелочных растворов больше 7. [c.9] При взаимодействии ионов растворенной соли с диполями воды возникает явление гидратации ионов. Оно заключается в том, что вокруг каждого иона образуется оболочка из диполей воды. Недиссоциированные молекулы воды в электрическом отношении ведут себя как диполи, с определенной силой электростатически взаимодействуя с ионами растворенного вещества и с ионами водорода Н+. В последнем случае образуется ион гид-раксония Н+-Н20. [c.9] Ионы растворенной соли могут электростатически взаимо действовать не только с диполями воды, но и с диполями других растворителей. В таком общем случае это явление носит название сольватация . [c.9] Далее рассмотрим отдельные типы коррозии химическую и электрохимическую. [c.10] Вернуться к основной статье