При контакте двух металлов, обладающих различными потенциалами и соприкасающихся с электролитом, образуется гальванический элемент. При этом металл, имеющий более отрицательный потенциал, называется  анодом*, а более положительный — катодом.

Процессы, происходящие в гальванических элементах, будут несколько различаться в зависимости от условий так называемой деполяризации. По этому признаку можно выделить два основных вида электрохимической коррозии: с водородной и кислородной деполяризацией.

процессы протекающие в гальваническом элементеКоррозия с водородной деполяризацией характеризуется выделением газообразного водорода. Примером может служить система электродов цинк—медь, погруженных в раствор серной кислоты (рис. 1). Цинк в этой системе будет анодом, а медь— катодом.

В силу стремления выравнять концентрацию электроны от анода по внешней цепи будут двигаться к катоду, т. е. во внешнем проводнике потечет электрический ток. Но в этом случае равновесие на границе цинк — электролит нарушится и новые ионы цинка перейдут в раствор.

Таким образом, сущностью анодного процесса является непрерывное разрушение цинка, связанное с переходом ион-атомов цинка в раствор в форме гидратированных ионов.

К катоду по внешней цепи притекают электроны; с другой стороны, у катода имеются ионы водорода, образовавшиеся в результате диссоциации серной кислоты.

Катодный процесс заключается во взаимодействии электронов с положительными ионами водорода; образуются атомы водорода, объединяющиеся в молекулы; последние образуют водородный газ, выделяющийся с поверхности катода.

Образовавшиеся вблизи анода ионы цинка соединяются с отрицательными ионами кислотного остатка, причем получается продукт коррозии — сернокислый цинк:

Zn++ + SO->ZnS04.

Если бы электроны не отводились от катода, то, накапливаясь, они изменяли бы потенциал катода в отрицательную сторону; явление изменения потенциала работающего электрода называется вообще поляризацией. Однако в данном случае на катоде происходит процесс деполяризации, стремящийся восстановить первоначальное значение потенциала. Так как деполяризатором здесь служат ионы водорода, то весь процесс получил название работы элемента с водородной деполяризацией.

В случае коррозии с кислородной деполяризацией водород не выделяется, но для работы элемента необходим приток кислорода, который обычно попадает в электролит из воздуха в результате его растворения. процессы протекающие в гальваническом элементе 2Примером может служить коррозия цинка в контакте с медью в водном растворе хлористого натрия NaCl, который вводится для увеличения электропроводности среды (рис.2). В этой системе анодный процесс будет таким же, как и в предыдущем случае. Катодный процесс будет состоять во взаимодействии электронов с водой и растворенным кислородом, попадающим в раствор из воздуха:

Возможна также другая схема процесса, связанная с образованием перекиси водорода.

В обоих случаях деполяризатором служит кислород. Образующиеся вблизи катода гидроксильные группы ОН-, диффундируя в растворе, встречаются с ионами цинка и образуют продукт коррозии — гидрат окиси цинка — по реакции

Zn+ + + 20Н- -> ZnH)2.

Необходимо отметить, что приток кислорода к катоду, происходящий Путем диффузии кислорода из воздуха через слой раствора, является наиболее медленным процессом, ограничивающим общую скорость коррозии. С увеличением поверхности катода количество притекающего к нему кислорода, очевидно, увеличивается и скорость коррозии пропорционально возрастает.

Коррозия с кислородной деполяризацией относительно часто встречается при эксплуатации авиационных сплавов.

В качестве примера рассмотрим коррозию отожженного медноалюминиевого сплава, содержащего 5%  Сu, в 3%-ном растворе NaCl.

Структура такого сплава состоит из зерен твердого раствора на алюминиевой основе и включений металлического соединения СuА12 5 (рис. 352).

z Потенциал (еа) твердого раствора в этой среде равен — 0,60 в, а потенциал (ек) —0,37 в.

Таким образом, поверхность всего сплава будет представлять собой систему микрогальванических пар, где микроанодами будут зерна твердого раствора, а микрокатодами— частицы СuАl2. Очевидно, при коррозии будут разрушаться зерна твердого раствора.

схема коррозииРис. 3. Схемы процессов, протекающих в гальваническом элементе. Кислородная деполяризация

Происходящие при этом процесcы показаны на рисунке.

Образующиеся на анодных участках гидратированные ионы алюминия, взаимодействуя с гидроксильными ионами, возникающими вблизи катода, создают продукт коррозии — гидрат окиси алюминия А1(ОН)3. С течением времени этот гидрат окиси покроет поверхность сплава, поэтому коррозия замедлится.

Поскольку разрушение распространяется на большую анодную поверхность, коррозия в данном случае будет носить преимущественно поверхностный характер (равномерная коррозия).

 

  • Читать все новости