Пример 2.

Как протекает процесс коррозии цинка, покрытого слоем никеля в кислой и нейтральной средах, если целостность слоя нарушена?

Решение.

При контакте двух металлов с разными значениями электродных потенциалов в среде электролита образуется микрогальваническая пара и протекает электрохимическая коррозия.

При электрохимической коррозии анодный процесс – это всегда окисление, разрушение металла. Из двух контактирующих металлов разрушается более активный с меньшим значением электродного потенциала по схеме:

Me⁰  n = Meⁿ⁺.

Ионы металла переходят в раствор электролита, а в металле накапливается избыток электронов.

Катодный процесс протекает по-разному, в зависимости от pH среды:

1. В кислой среде обычно восстанавливаются ионы водорода по схеме

2H⁺ + 2 = H₂.

2. В нейтральной и щелочной средах восстанавливается кислород по схеме

O₂ + 2H₂O + 4 = 4OH^–.

Рассмотрим процесс коррозии цинка, покрытого никелем в кислой среде:

() A Zn / H₂SO₄ / Ni K (+).

Анодом в этой паре будет цинк (E⁰_Zn = – 0,74 В, E⁰_Ni = – 0,25 В), он и будет окисляться, разрушаться:

анод (Zn) – Zn⁰  2 = Zn²⁺.

Никель играет роль катода и на нем в кислой среде восстанавливаются ионы водорода:

катод (Ni) – 2H⁺ + 2 = H₂,

Zn²⁺ + SO₄^2– = ZnSO₄.

Аналогично протекает процесс коррозии в нейтральной среде. Отличие только в катодном процессе, т. к. в данном случае на катоде восстанавливается кислород:

Zn / O₂ , H₂O / Ni ,

анод (Zn) – Zn⁰  2 = Zn²⁺,

катод (Ni) – O₂ + 2H₂O + 4 = 4OH^–,

Zn²⁺ + 2OH^– = Zn(OH)₂.

При микрогальванокоррозии металл катода не подвергается коррозии и не разрушается.

Пример 3.

Приведите пример анодной и катодной защиты железа от коррозии (метод металлических покрытий). Как будет протекать коррозия при нарушении целостности покрытия в кислой среде? Какое покрытие – анодное или катодное  более надежно защищает железо?

Решение.

Для защиты металлов от коррозии применяют различные виды покрытий, в том числе и металлические. Металлические покрытия могут быть анодными и катодными, в зависимости от того, анодом или катодом будет покрытие металла в микрогальванической паре.

Анодным покрытием на железе будет металл, стоящий в ряду напряжений левее, т. е. с меньшим значением электродного потенциала, например, марганец (E⁰_Mn = – 1,05 В, E⁰_Fe = – 0,44 В).

В технике в качестве анодного покрытия на железе используется цинк (оцинкованное железо). Составим схему коррозии оцинкованного железа в кислой среде:

Zn / HCl / Fe,

анод (Zn) – Zn⁰  2 = Zn²⁺,

катод (Fe) – 2H⁺ + 2 = H₂,

Zn²⁺ + 2Cl^– = ZnCl₂.

Чтобы покрытие было катодным, железо нужно покрыть металлом с большим значением электродного потенциала, например, оловом (железо луженое). Олово в паре с железом играет роль катода. Напишем схему коррозии луженого железа в кислой среде:

Zn / HCl / Sn,

анод (Fe) – Fe⁰ – 2 = Fe²⁺,

катод (Sn) – 2H⁺ + 2 = H₂,

Fe²⁺ + 2Cl^– = FeCl₂  FeCl₃.

Как видно из приведенных примеров, если нарушается целостность покрытия анодного типа (оцинкованное железо), корродирует металл покрытия, а основной металл не разрушается. Если же нарушается целостность покрытия катодного типа, корродирует основной металл. Следовательно, анодное покрытие более надежно, чем катодное.