ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коррозия биметаллических контактов и щелевая коррозия из "Коррозия и окисление металлов (перевод с англ)" Общие положения. Интенсивнд,я коррозия, превышающая ту, которая наблюдается обычно, когда присутствует только один металл, возникает часто тогда, когда неблагородный (активный) металл находится в контакте с благородным (неактивным) металлом такая комбинация приводит к увеличению коррозии неблагородного металла и уменьшению или даже полному прекращению коррозии благородного металла. Такое поведение, известное уже давно, обычно объясняется возникновением гальванического элемента, в котором отрицательный металл является анодом. В настоящее время это объяснение уточнено гальванический элемент (с электродами, состоящими из двух разных металлов) обычно генерирует больший ток, чем гальванический элемент дифференциальной аэрации (с обоими электродами из одного и того же металла). Тем не менее вопрос остается сложным. Можно привести примеры, когда контакт между различными металлами не вызывал во время эксплуатации специфических разрушений, тогда как наличие зазоров между одноименными пластинами или контакт металла с неэлектропроводными материалами (камень, песок, хлопчатобумажные очесы и т. п.) приводил к интенсивной местной коррозии это явление, известное под названием щелевая коррозия, обсуждается ниже. [c.178] Биметаллические контакты. Ранние измерения величины коррозии железа, находящегося в контакте с другими металлами, были проведены Бауэром и Фогелем [1]. Результаты этих измерений приведены в табл. 10. [c.178] Некоторые ошибочные взгляды. Сделанные выше выводы, по-видимому, привели к предположению о возможности определения наиболее опасных контактов на основании данных таблицы нормальных электродных потенциалов. Известно, что электродвижущая сила гальванического элемента Даниэля, состоящего из двух металлов, помещенных в растворы собственных ионов эквивалентных концентраций, может быть приближенно определена вычитанием значения нормального потенциала отрицательного металла из значения нормального потенциала более положительного металла с учетом знаков. При таких условиях чем дальше отстоят друг от друга два металла в таблице нормальных потенциалов, тем больше будет электродвижущая сила такой пары. [c.179] В отсутствии поляризации сила тока такой пары, а следовательно, и скорость коррозии более отрицательного металла, являющегося анодом, будет возрастать с возрастанием разности нормальных электродных потенциалов. [c.179] Однако для практических целей определения опасных контактов для отрицательных металлов в условиях эксплуатации и для определения контактов, защищающих более благородные металлы, таблица нормальных электродных потенциалов имеет лишь очень ограниченное применение. Это и неудивительно, так как все значения электродных потенциалов в этой таблице относятся к чистым металлам, освобожденным от окисных пленок, погруженным в раствор собственных ионов нормальной активности. В условиях эксплуатации мы редко встречаемся с чистыми металлами без окисных пленок и с растворами с нормальной активностью ионов отсюда можно ожидать значительных расхождений между табличными и опытными данными. Даже качественно теоретические предсказания часто противоречат опытным данным. [c.179] Из таблицы нормальных потенциалов как будто бы следует, что алюминий должен защищать цинк. В действительности цинк защищает алюминий и его сплавы Акимов описал случай, когда четырехметровый стержень из дура-люмина, помещенный в морскую воду, защищался от коррозии цинком, помещенным на одном конце стержня измерения потенциала показали, что динк действительно функционирует как анод гальванического элемента в противоречии с таблицей нормальных потенциалов, в которой приведенные значения, конечно, соответствуют совершенно другим условиям [2]. [c.179] В некоторых случаях не только электродвижущая сила определяет силу тока гальванического элемента. Сила тока контролируется в большинстве случаев поляризационными явлениями, а скорость коррозии, которая пропорциональна силе тока, не обязательно будет большей в тех парах, которые дают большую электродвижущую силу. Критерий четверть вольта должен быть отклонен как абсолютно нереальный, а его псевдонаучная окраска делает его весьма опасным. [c.180] Ошибочность предсказаний, полученных вышеуказанным методом, показана на одном примере Годдардом. Потенциал нержавеющей стали, измеренный в морской воде, примерно равен потенциалу меди в тех же условиях если бы аргументы, приведенные выше, были правильными, то гальванический элемент алюминий,—нержавеющая сталь должен был бы дать примерно такую же электродвижущую силу, как и элемент алюминий — медь. Однако контакт алюминия с нержавеющей сталью вызывает лишь слабое увеличение коррозии алюминия, за исключением некоторых специфических условий, тогда как контакт алюминия с медью обычно приводит к катастрофическим результатам [3]. [c.180] На фиг. 41, а, основанной на взглядах Мазинга и Альтенполя, участки металла, на которых пленка разрушилась и образовались трещины, являются анодами (Л), тогда как катодными являются участки ( ), на которых имеется тонкая пленка, обладающая электронной проводимостью. [c.180] ТОЛЬКО начинает протекать даже очень незначительный ток, потенциал смещается в сторону, препятствующую протеканию тока. Если теперь присоединить к алюминиевой пластине нержавеющую сталь (фиг. 41, б), то мы увеличиваем видимую катодную поверхность. Однако это увеличение происходит за счет поверхности, покрытой окислами и являющейся малоэффективным катодом. Если присоединить медь (фиг. 41, в), то в этом случае при протекании катодной реакции создается возможность восстановления окисной пленки на меди, после чего медь остается чистой при этом, вместо окисленного металла, являющегося неблагоприятным местом для протекания катодной реакции, мы получаем эффективный металлический катод при этом можно ожидать ускорения процесса коррозии и оно действительно наблюдается [4]. [c.181] При помощи сравнительно простых вычи лeний можно решить, будет ли медь сохраняться свободной от окисных пленок при контактере алюмцнием результаты вычислений отвечают на этот вопрос утвердительно, объясняя таким образом, почему контакт с медью является опасным, тогда как контакт с нержавеющей сталью относительно безопасен. [c.181] хотя при больших концентрациях ионы окиси меди будут превалировать над ионами закиси меди, при достаточно низких концентрациях, наоборот, ионов закиси меди будет больше. Поскольку закись меди ограниченно растворима [Си ][ОН ] 1,2-10 , то ион закиси меди будет определять потенциал. [c.181] В таких, которые могут встречаться в приморских районах, совместное восстановление и растворение невидимых окисных пленок на железе, находящемся в контакте с алюминием, может иметь место, и тогда железо может стать эффективным катодом и электрический контакт алюминия с железом может стать опасным. [c.182] Эксплуатационный опыт показывает, что в надпалубных конструкциях кораблей иногда наблюдается серьезная коррозия алюминия, несмотря на то, что предпринимаются необходимые предосторожности для изоляции друг от друга этих двух металлов некоторые конструкции, описанные Уайтфор-дом, позволяют осуществить такую изоляцию. Работа Уайтфорда с некоторыми соображениями по этому вопросу требует внимательного изучения. С другой стороны, можно предвидеть, в каких условиях железо не будет работать в качестве 1 еталлического катода поэтому не следует с недоверием относиться к заявлениям об успешном использовании алюминия в контакте с железом в некоторы с условиях однако необоснованным является предположение о том, что можно избежать осложнений в работе такого контакта без тщательного изучения всех электрохимических факторов. [c.182] Дискуссию по этому вопросу, особенно применительно к судам, см. в литературе [8]. [c.182] Расчеты, необходимые для получения однозначного ответа на вопрос о том, будет ли контакт алюминия с медью или железом опасным, должны базироваться на электрохимических принципах, с которыми некоторые читатели могут быть незнакомы. Поэтому эти расчеты вынесены в примечания. Однако все читатели должны во всяком случае осознать, что эта проблема является далеко не простой. Те, кто надеется получить ответ по разности потенциалов, значения которых взяты из таблиц, обманывают сами себя. [c.182] Особенно трудно предсказать поведение контактной пары, когда на металлах присутствуют пленки с высокими защитными свойствами. Контакт обычной стали с нержавеющей сталью или контакт обычной стали с алюминием в определенных условиях увеличивает скорость коррозии обоих металлов. Возможно, что обычная сталь вначале является анодом, но продукты ее коррозии препятствуют поступлению кислорода, необходимого для сохранения защитной пленки на другом металле, который вследствие этого начинает корродировать (см. стр. 312). [c.182] Принцип бассейна . Биметаллические контакты могут увеличивать коррозию двумя путями 1) общая коррозия анодного металла может оставаться постоянной, но она концентрируется на меньшей площади, в результате чего интенсивность увеличивается 2) общая коррозия увеличивается. [c.182] Если принять, как это делают некоторые авторы, значение потенциала +1,035 в, вместо +0,728 в, выво будет тем же самым. [c.182] Однако Прайер считает, что чувствительность реакции восстановления и растворения окислов железа к изменению pH в 3 раза больше, чем реакции восстановления растворенного кислорода, и что в связи с этим в морской воде с большим содержанием кислорода окисная пленка не будет восстанавливаться, и что эффект от контакта алюминия с железом не будет столь разрушительным, особенно потому, что свободный доступ кислорода будет уменьшать опасность разрушения окисной пленки н алюминии (стр. 474). [c.182] Вернуться к основной статье