ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теория коррозии керамических материалов в агрессивных средах Введение в теорию коррозии из "Керамическая материалы для агрессивных сред" Эрозия характеризуется механическим разрушением поверхности твердого материала. Эрозионное разрушение интенсивно протекает при относительно быстром перемещении среды и керамического материала. Особенно большой величины эрозия достигает при применении тяжелых жидких металлов, как свинец и висмут, газообразных окислителей и др. [c.7] Не всегда удается разделить явления коррозии и эрозии. В особенности это затруднительно сделать в условиях эксплуатации машин и аппаратов в химической и нефтяной промышленности, авиации, ракетной технике, когда процессы коррозии и эрозии часто протекают совместно, например, при работе мешалок, насосов, трубопроводов, лопаток турбин, выхлопных устройств (сопла и др.). Поэтому предметом научной дисциплины Разрушение керамических материалов является изучение комплекса вопросов физико-химического и механического разрушения керамики. [c.7] Коррозионное воздействие в общем случае может иметь два принципиально отличных механизма химическое взаимодействие и растворение. [c.7] Рассматривая химическую стойкость силикатных материалов, Д. И. Менделеев отмечает, что стойкость обуславливается главным образом составом, и вещества, благоприятствующие неизменности, суть кремнезем и глинозем щелочи, напротив того, делают стекло изменчивым . Правильность этого взгляда подтверждена дальнейшими исследованиями по коррозии силикатов. [c.8] Детальным изучением коррозии силикатных стекол занимался акад. И. В. Гребенщиков. Им и его учениками [1] развита теория защитной пленки, суть которой заключается в следующем. Все стекла по существу не стойки к воде (под ее воздействием они интенсивно гидролизуются, давая в качестве продуктов гидролиза гидроокиси металлов и коллоидную кремнекислоту). Коллоидная кремнекислота, оставаясь на поверхности стекла в виде тонкого слоя, защищает его от разрушающего действия воды. Ход дальнейшего разрушения зависит от диффузии воды и продуктов гидролиза через защитный слой, т. е. зависит от свойств этого слоя. [c.8] Другой подход к механизму коррозии силикатов видим в работах С. М. Бадда [6]. Изучая механизм коррозии спликатных стеклообразных материалов, он разделяет по характеру действия реагентов коррозию на три вида нуклеофильная коррозия, которая наблюдается при действии на стекло реагентов, имеющих сильный анион (О, ОН-, р-), электрофильная — в случае действия сильного катиона (Н+, Н3О+ и др.) и одновременная иуклео- и электрофильная коррозия. [c.9] Рассмотрим механизм коррозии по Бадду на некоторых примерах. [c.9] Нуклеофильная коррозия связи 5 —О—51 с анионом ОН- по стадиям. [c.9] В конечной стадии кислород получает отрицательный заряд, который может быть нейтрализован двумя путями диффузией Ме из раствора в материал и взаимодействием О- с Н3О+ раствора, при этом происходит восстановление ОН в растворе 2НгО НзО+-ЬОН-, т. е. ОН-выполняет как бы каталитическую функцию. [c.9] Кислород 113 мест разрыва сетки, электрически нейтрализованный катионом Ме, в результате взаимодействия с Н+ образует гидроксильную группу ОН, а катион Ме+ свободно может уйти в раствор. [c.10] Одновременная нуклео-и электрофильная коррозия возможна, когда реагент содержит сильные катионы и анионы [наприхмер, НР или НгО при высоких температурах (по стадиям)]. [c.10] Первый И последний виды коррозии глубоко разрушают кремнекислородную цепь, действуя па внутренние связи 51—О—51. [c.10] Два или несколько окислов можно рассматривать как смесь некоторого числа ионов кислорода в различных энергетических состояниях нли в paЗv ичныx состояниях поляризации. В свою очередь, реакции, протекающие с участием окислов, можно объяснить переходом ионов кислорода из одного состояния поляризации в другое. [c.10] Основность системы окислов, по Т. Форланду и М. Таширо [7], соответствует парциальной свободной энергии или активности ионов кислорода в этой системе, подобно тому, как активность протонов используется для измерения кислотности водных растворов. Исходя из представлений В. Вейля [7] о связи между кислотностью и основностью, можно принять, что потенциал гальванического элемента определяет относительную основность двух систем окислов. Исследование Форланда и Таширо показало, что ЭДС гальванического элемента из двух стекол различного состава можно считать мерилом относительной основности или кислотности одного из них по отношению к другому. [c.10] Таким образом, ЭДС указанных гальванических элементов является непосредственным мерилом относительной кислотности стекол и может считаться показателем, характеризующим влияние изменений состава на свойства этих стекол, зависящие от их кислотности, например на химическую устойчивость. Стекла, содержащие сильно поляризованные ионы кислорода, являются более кислыми, а следовательно, и химически более стойкими, чем стекла, содержащие слабо поляризованные ионы кислорода. Поэтому, например, калийсили-катные стекла, имеющие слабо поляризованные ноны кислорода, химически менее устойчивы, чем соответствующие натрийсиликатные стекла, обладающие более сильно поляризованными ионами кислорода. [c.11] Совсем по-другому надо подходить к изучению механизма коррозии, когда рассматривается коррозионный процесс с точки зрения теории реакции на поверхности твердого тела. [c.11] В подавляющем большинстве реакций, происходящих в твердых телах, сама химическая реакция на меж-фазовой границе протекает достаточно быстро, и скорость суммарного процесса определяется процессами переноса и диффузии. Приведенные взгляды разных ученых на механизм коррозии силикатных стекол ни в коей мере не противоречат и не исключают друг друга. Они лишь описывают этот процесс с разных позиций физико-химической, чисто химической и физической. Современный обобщенный взгляд на механизм коррозии должен объединять существующие теории, отличаясь широким физико-химическим подходом к явлениям [9]. [c.11] Вернуться к основной статье