ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Электрохимическое восстановление водорода из "Защита металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями " Имеется большая группа коррозионных процессов, протекающих за счет сопряженной катодной реакции восстановления водорода. К этим процессам относятся процессы коррозии большинства металлов в кислотах, а также магния в нейтральных электролитах и в промышленной атмосфере, когда коррозия развивается в пленках электролита кислого характера. [c.9] Катодная реакция с выделением водорода всесторонне изучена в работах акад. А. Н. Фрумкина и его учеников, а также в работах ряда других исследователей. [c.10] Как было установлено исследованиями, наиболее сильно тормозящей стадией процесса в большинстве случаев является разряд ионов водорода. В нейтральных электролитах, где значение pH менее устойчиво, чем в кислой среде, возможна и концентрационная поляризация. [c.10] Константа Ь мало зависит от природы материала катода для большинства металлов она имеет значение, близкое к 0,116. Константа а зависит от материала катода, так как в нее входит константа скорости реакции деполяризации на данном катоде. [c.10] Зависимость перенапряжения от логарифма плотности тока линейная. Константа Ь в этом случае определяется тангенсом угла наклона полученной прямой к оси абсцисс, а константа а будет равна величине ординаты при плотности тока, равной единице. [c.10] Большое перенапряжение водорода соответствует большой поляризуемости катода при данном виде деполяризации. Перенапряжение сильно влияет на величину скорости коррозии, протекающей с выделением водорода. Было установлено, что перенапряжение сильно зависит от материала, содержания примесей и состояния поверхности катода. Кроме того, оно сильно зависит от природы растворителя, содержания в нем поверхностно-активных веществ, поливалентных катионов (а также катионов, способных разряжаться на катоде), а также воздействия окислителей, в том числе и кислорода. [c.10] Этим методом широко пользуются в промышленности при травлении металлов с целью удаления окалины или подготовки поверхности для электроосаждения металлов. При введении органических или неорганических добавок переиапряжение водорода резко повышается, что способствует замедлению растворения металла. [c.11] С повышением температуры перенапряжение водорода уменьшается. Поскольку перенапряжение зависит от состава раствора, то можно путем его изменения регулировать в определенных границах и скорость выделения водорода, а следовательно, и скорость коррозии. Для металлов, обладающих высоким перенапряжением, повышение температуры на 1 град приводит к снижению перенапряжения в среднем на 2—4 мВ. [c.11] Следует отметить, что перенапряжение не зависит от pH раствора лишь в растворах сильных кислот концентрацией до 0,5—1,0 н., не содержащих посторонних электролитов. В буферных растворах, где суммарная концентрация солей постоянна, зависимость перенапряжения от pH выражается кривой с максимумом при значениях pH около 8. [c.11] Коррозионные процессы, протекающие за счет сопряженной реакции восстановления кислорода, встречаются достаточно часто. Это коррозия черных металлов в морской и речной воде и влажном воздухе, а также коррозия большинства цветных металлов в нейтральных электролитах и атмосфере. Поскольку растворимость кислорода в электролитах ничтожно мала, возможно появление концентрационной поляризации. Большинство коррозионных процессов с кислородной деполяризацией протекает в условиях, когда диффузия кислорода к катоду определяет скорость катодной реакции, а также скорость коррозии. Если доступ кислорода к катоду неограничен, например, при усиленном размешивании электролита, эффективность работы катода будет определяться скоростью протекания самой электрохимической реакции восстановления кислорода. [c.11] Эта зависимость представлена кривой срк°ВС на рис. 1.1. [c.11] Это выражение характеризует зависимость перенапряжения от плотности тока константа а характеризует способность протекания реакции восстановления кислорода на том или ином металле. Если плотность тока в уравнении (1.12) принять за единицу, то перенапряжение кислорода будет равно константе а. Следовательно, эта константа представляет собой перенапряжение ионизации кислорода при плотности тока, равной 1. [c.12] В отличие от кривой, характеризующей процесс выделения водорода, кривая перенапряжения ионизации кислорода фкВС (см. рис. 1.1) не представляет полной кривой катодной поляризации процесс осложняется большой концентрационной поляризацией из-за ограниченных возможностей доставки кислорода к катоду. Вследствие относительно малой скорости диффузии кислорода к поверхности катода концентрация деполяризатора в непосредственной близости к катоду и на некотором расстоянии от него различна. С некоторым приближением для стационарных условий можно принять, что градиент концентрации в диффузионном слое линейный. На некотором расстоянии от диффузионного слоя концентрация восстанавливающихся веществ практически постоянна. [c.12] Если процесс протекает при большой скорости подвода кислорода и при небольших плотностях тока, т. е. если не достигается предельный диффузионный ток, то величина коррозионного тока, а следовательно, и скорость коррозии будут определяться перенапряжением ионизации кислорода на данном металле. В этом случае, когда скорость подвода кислорода к катоду ограниченна и значение тока близко к предельному диффузионному току, материал катодов и даже омическое сопротивление коррозионной пары не имеют существенного значения. Коррозионный ток определяется только площадью катодов и конфигурацией катодной поверхности [4]. [c.12] Общая кривая катодной поляризации для случаев коррозии металлов в нейтральных, щелочных и кислых растворах имеет сложный вид (см. рис. 1.1) и слагается из трех участков, характеризующих ионизацию кислорода фк°ВС, контроль процесса ионизацией и скоростью диффузии восстанавливающихся веществ f ,°PFSN и контроль процесса перенапряжением водорода (pu FSQG. [c.12] Как только потенциал катода превысит значение потенциала водородного электрода в этом растворе, на нем начнется восстановление ионов водорода. Электроны, подводящиеся к катоду и не ассимилированные молекулами кислорода вследствие исчерпания всех возможностей диффузии, начнут ассими-лироваться ионами водорода. Потенциал катода будет изменяться при этом в соответствии с закономерностями водородной деполяризации. На катоде будут параллельно протекать реакции восстановления ионов водорода и восстановления кислорода. [c.12] Вернуться к основной статье