Коррозия

материалов)

Самопроизвольный физико-химический процесс взаимодействия материалов с внешней (коррозионной) средой, приводящий к их разрушению или изменению их эксплуатационных характеристик.

Скорость общей коррозии
(включ.скорость хим.реакции
так и диффузию реагентов через продукты корроз. к Ме

окруж.среды)

металла и восстановление окислителя окружающей среды протекает в одном акте при непосредственном переходе электронов металла на окислитель с образованием продуктов коррозии.

Коррозионная(окруж.) среда при хим.корр. не проводит электрический ток →От вида среды - коррозия газовая и корр.в жидкостях (неэлектропроводных)

Высокотемпературная газовая коррозия [нет конденсации паров окислителя]

окислитель - газ: атмосферный кислород (О2); [СО2; пары воды; SO2; Cl2; …]
Для большинства Ме при взаимодействии с О2 ∆G < 0 – самопризв.окисление:

за счёт встречной диффузии

1. Переход в оксидную пленку
иона Меn+; ē
2. Диффузия ионов Меn+; ē в
оксидной пленке

1. Сорбция молекул O2,
диссоциация и ионизация
O + 2ē → О2-
2. Диффузия ионов О2- в
оксидной пленке

для газ. коррозии: xMeтв. + y/2 O2 газ = MexOy тв. (*)
Скорость коррозии r - это зависимость толщины окс. пленки (δ) от времени(t);
r –скорость газовой коррозии, имеет две формы кинетического уравнения:

Если лимитирующая стадия - химическая реакция (плёнка несплошная, пористая). Закон действующих масс (ЗДМ) для реакции окисления Ме[см.(*)]:

интегральное уравнение - δ = f(t)

Коррозия - гетерогенная хим.реакция (может протекать в кинетич. или диффузионном режиме → разные законы изменения δ во времени
- лимитируется скоростью химической реакции - (ЗДМ) или
- лимитируется скоростью диффузии – подвода (отвода) регентов – (з-н Фика)

Скорость коррозии (роста пленки) определяется законами диффузии(С-конц.О2):

δ < 40 нм – тонкие, невидимые пленки

δ ~ 40 - 500 нм – «цвета побежалости»

> 500 нм – «окалина»,
где δ - толщина плёнки

свойства пленок – определяет природа Ме

сплошность [α = VMeO / V Me ; 1,2<α<1,6] -

фактор Бэдвордса-Пиллинга
адгезия (сцепление с поверхностью Ме)

механические (прочностные) свойства

коэффициент линейного расширения Ме и МеО

2. Температура (возрастание скорости газ.коррозии с ростом Т (по экспоненте)

3. Состав газовой среды

рост концентрации (парциальное давление) газа-окислителя→рост скорости коррозии(диффузии)

примеси - пары H2O, соединен. S, СО2 и др. → рост скорости коррозии

изменение кинетического закона роста пленок от Т (линейный↔параболич);
разрушение пленок при колебании Т (термич.напряжения→трещины)

ЗАЩИТА :
легирование Ме

защитные покрытия
(высокотемпературные)

защитные среды
(инертные газы, вакуум)

водород (Н2) из-за растворения водорода в металле => разрушение Ме конструкций при эксплуатации (механич.напряжениях)
Протекают процессы:

1. Сорбция водорода на поверхн-ти Ме с последующей диссоциацией: Н2 → 2 Н

с различн.значениями электродн.потенциалов φ (или Е)

Протекают электродные реакции (разделены в пространстве и времени)

Возникает короткозамкнутый гальванический элемент (гальванопара)

Men+ + nē); катодные – восстановл. Ох окруж.среды (деполяризация) (К: Ox + nē →Red)*)

Деполяризация – компенсация заряда в катодном процессе
(нет деполяризации катодного участка гальванопары – нет коррозии)

Окружающая среда - электролит: H2O + О2 + H+ + An– содержит Ох
От вида окислителя Ox (деполяризатора) окружающей среды могут протекать следующие катодные реакции деполяризации (см.*):

−0.14 В – анод

Микрогальванопары

каплей воды (неравномерная аэрация)

коррозия деталей (неоднородная
(сложная) поверхность)

среды)

электроды (протекают процессы кислородной или водородной деполяризации)

ΔrG< 0