Электрохимическая коррозия
Разрушение металла под воздействием возникающих в коррозионной среде гальванических элементов называют электрохимической коррозией. Не следует путать с электрохимической коррозией коррозию однородного материала, например, ржавление железа или т. п. При электрохимической коррозии (наиболее частая форма коррозии) всегда требуется наличие электролита (Конденсат, дождевая вода и т. д.), с которым соприкасаются электроды — либо различные элементы структуры материала, либо два различных соприкасающихся материала с различающимися окислительно-восстановительными потенциалами. Если в воде растворены ионы солей, кислот, или т. п., электропроводность её повышается, и скорость процесса увеличивается.
Коррозионный элемент
При соприкосновении двух металлов с различными окислительно-восстановительными потенциалами и погружении их в раствор электролита, например, дождевой воды с растворенным углекислым газом CO2, образуется гальванический элемент, так называемый коррозионный элемент. Он представляет собой не что иное, как замкнутую гальваническую ячейку. В ней происходит медленное растворение металлического материала с более низким окислительно-восстановительным потенциалом; второй электрод в паре, как правило, не корродирует. Этот вид коррозии особо присущ металлам с высокими отрицательными потенциалами. Так, совсем небольшого количества примеси на поверхности металла с большим редокспотенциалом уже достаточно для возникновения коррозионного элемента. Особо подвержены риску места соприкосновения металлов с различными потенциалами, например, сварочные швы или заклёпки.
Если растворяющийся электрод коррозионно-стоек, процесс коррозии замедляется. На этом основана, например, защита железных изделий от коррозии путём оцинковки — цинк имеет более отрицательный потенциал, чем железо, поэтому в такой паре железо восстанавливается, а цинк должен корродировать. Однако в связи с образованием на поверхности цинка оксидной плёнки процесс коррозии сильно замедляется.
Химическая коррозия
Химическая коррозия — взаимодействие поверхности металла с коррозионно-активнойсредой, не сопровождающееся возникновением электрохимических процессов на границе фаз. В этом случае взаимодействия окисления металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте. Например, образование окалины при взаимодействии материалов на основе железа при высокой температуре с кислородом:
При электрохимической коррозии ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала металла (например, ржавление стали в морской воде).
Коррозия металла – это самопроизвольный химический процесс, в результате которого возникает оксид металла.
Свойства оксидной пленки на металле
Начальная стадия образования оксида. Первая стадия взаимодействия между поверхностью металла и газом заключается в адсорбции газа на поверхности металла.
Адсорбция– поглощение некоторыми твердыми телами газов, и других веществ из растворов.
В результате этого возникает поддерживающийся под действием сил физической и химической природы тонкой сорбированный слой газа. Адсорбция молекул газа металлическими поверхностями протекает быстро. Выполненные на основе молекулярно-кинетической теории газа расчеты показали, что при низком давлении и комнатной температуре мономолекулярный слой адсорбированного газа образуется приблизительно через 2 с.
Различают: - физическую адсорбцию; - хемосорбцию.
При физической адсорбции молекулы газа удерживаются на поверхности физическими силами, а при хемосорбции молекулы вступают в химическую связь с атомами металлов.
В общем случае можно отметить следующие три стадии образования оксида: - возникновение очень тонкой (невидимой) оксидной пленки; - образование и распространение со временем зародышей; - возникновение сплошного слоя оксида.
Особенность начального этапа образования оксида состоит в том, что из-за несовершенства поверхности отдельные зародыши располагаются на металле хаотично. Поскольку интенсивность и характер хемосорбции во многом определены ориентацией кристаллов, наличием кромок, пустот, дефектов на поверхности, предполагается, что хемосорбция является преобладающей в окислении металла на первоначальной стадии. Число зародышей мало зависит от времени N ≠ f(τ), а возрастает с повышением парциального давления кислорода в окружающей среде. с повышением температуры число зародышей, приходящихся на единицу поверхности убывает ( t↑, Nуд↓).
После образования размещающихся хаотично на поверхности зародышей оксида окисление в дальнейшем идет путем роста отдельных кристаллов до тех пор, пока поверхность полностью не покроется тонким оксидным слоем.