Элементы теории электрохимической коррозии

ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ [c.10]

Корродирующая поверхность металла является короткозамкнутым многоэлектродным гальваническим элементом. Материальный эффект электрохимического разрушения (растворения) сосредоточен на анодных участках корродирующего металла. Анодное растворение металла возможно при одновременном протекании катодного процесса - ассимиляции освободившихся электронов на катодных участках металла. Согласно классической теории электрохимической коррозии, участки анодной и катодной реакции пространственно разделены, и для протекания процесса коррозии необходим переток электронов в металле и ионов в электролите. Однако пространственное разделение анодной и катодной реакции оказывается энергетически более выгодным, так как анодные и катодные реакции могут локализоваться на тех участках, где их протекание более облегчено. Поэтому в большинстве практических случаев протекание электрохимической коррозии обычно характеризуется локализацией анодного и катодного процессов на различных участках корродирующей поверхности металла. [c.7]

Электрохимическая коррозия возникает ири контакте разнородных металлов или структурных фаз сплава с электролитом. Знание соотношения потенциалов позволяет установить сравнительную стойкость металлов против коррозии, правильно выбрать защитные металлические покрытия, устанавливать характер коррозии сплавов в зависимости от их структуры. Основой теории электрохимической коррозии технических сплавов является схема действия гальванического элемента. [c.10]

Согласно теории электрохимической коррозии разрушение металлов обусловлено работой множества короткозамкнутых гальванических элементов, образующихся вследствие неоднородности среды и металла. В данной среде металлы и сплавы с большей гомогенностью структуры и состава должны обладать более высокой коррозионной стойкостью по сравнению с гетерогенными металлами и сплавами, что часто подтверждается экспериментом. [c.253]

При погружении металла в электролит между поверхностью металла и электролитом возникает разность потенциалов, называемая потенциалом электрода. Электродные потенциалы играют важную роль в коррозионных процессах. Как уже было указано, коррозионные процессы аналогичны процессам, протекающим на электродах гальванического элемента, поэтому теория электрохимической коррозии требует подробного изучения электродных потенциалов. [c.19]

В практике часто приходится измерять электрохимический потенциал гетерогенных металлических систем, например потенциал гетерогенного корродирующего сплава. Подобные системы в простейшем случае могут быть рассмотрены как бинарные электрохимические элементы. Поэтому для теории электрохимической коррозии является весьма важным вопросом решение задачи о том, какой общий потенциал будет иметь бинарная гальваническая система катод—анод в растворе электролита. [c.189]

Согласно более ранней, имеющей почти полуторавековую историю, гетерогенной трактовке процессов электрохимической коррозии металлов (теории локальных элементов), участки анодной и катодной реакций пространственно разделены и для протекания коррозии необходим переток электронов в металле и ионов в электролите. Такое пространственное разделение анодной и катодной реакций энергетически более выгодно, так как они локализуются на тех участках, где их прохождение облегчено (энергия активации реакции меньше). [c.186]

Предложенное описание коррозионных процессов справедливо лишь в том случае, если поверхность металла равнодоступна как для анодной, так и для катодной реакций. Для металла с идеально однородной поверхностью (например, для жидкого металла) выполнение такого условия не подлежит сомнению. Для обычных твердых (даже очень чистых) металлов из-за неизбежной неоднородности их поверхности выполнение указанного условия неочевидно. Это явилось причиной появления на первых этапах развития учения об электрохимической коррозии металлов представлений, получивших название теории микроэлементов. Теория предполагала, что катодное восстановление окислителя (например, выделение водорода) может происходить только на некоторых участках поверхности корродирующего металла, а растворение металла возможно на других участках, так что существует пространственное разделение катодной и анодной реакций, позволяющее рассматривать коррозионный процесс как функционирование большого числа короткозамкнутых гальванических элементов . [c.86]

Трудности в развитии строгой теории атмосферной коррозии связаны не только с тем, что скорость разрушения металла является функцией климатических элементов, но главным образом с тем, что коррозионные процессы в атмосферных условиях протекают под тонкими адсорбированными или фазовыми пленками влаги. В связи же с особыми свойствами граничных слоев жидкостей представления общей электрохимической теории коррозии, развитые для объемных фаз, оказываются недостаточными для количественной интерпретации, коррозионных процессов в адсорбированных и фазовых пленках влаги. [c.153]

Чтобы изучить теорию процессов электрохимической коррозии, нужно знать главным образом общие законы и механизм работы коррозионных гальванических элементов, в частности, электродные потенциалы и кинетику (или поляризуемость) катодных и анодных реакций. [c.50]

Такие вопросы теории и механизма электрохимической коррозии, как равновесные и стационарные электродные потенциалы, электрохимическая гетерогенность поверхности металла, кинетика катодного и анодного процесса, работа коррозионного элемента и пассивность рассмотрены в работах № 4—11. Особенности коррозии металлов в различных условиях службы, например кислотостойкость, подземная коррозия металлов, межкристаллитная и точечная коррозия сталей, коррозия сварных соединений, коррозионное растрескивание и усталость, иллюстрируются работами № 12—19. Современные методы коррозионных исследований даны в работе № 20, а также в работах № 5, 12, 14—19 при выполнении частных задач. [c.51]

Увеличение содержания твердых солей в воде сопровождается обычно увеличением скорости коррозии. Вода является электролитом в гальваническом коррозионном элементе, постулируемом электрохимической теорией коррозии. Увеличение количества растворенных в ней твердых веществ приводит к возрастанию проводимости электролита, что, в свою очередь, вызывает возрастание скорости электродных реакций. Кроме того, растворенные ионы могут проникать через защитное покрытие, образованное на металле продуктом коррозии или ингибитором, делая его неплотным и плохо связанным с поверхностью. К такому проникновению особенно склонны ионы хлора, что связано, по-видимому, с их небольшим размером и высокой подвижностью. [c.21]

Протекание реакции электрохимическим путем аналогично протеканию реакции в гальваническом элементе. Поэтому разбор и теория процессов электрохимической коррозии в значительной мере основываются на изучении общих законов механизма работы коррозионных гальванических элем-ентов и, в частности, на изучении электродных потенциалов и кинетики электродных реакций. [c.74]

Современная теория рассматривает коррозию металлов как электрохимический процесс, протекающий на границе раздела металл— электролит. Основным необходимым условием, определяющим скорость коррозионного процесса, является наличие на поверхности металла или сплава микрогальванических элементов, т. е. участков с различной величиной электродного потенциала. Эту точку зрения развивают в своих работах как отечественные, так и некоторые иностранные ученые Г. В. Акимов [10, 11], Н. А. Изгарышев [26], Ю. Эванс [64] и другие [58, 31, 45, 82, 78, 81]. [c.3]

Поскольку примеси в металле играют роль локальных элементов, можно ожидать, что их уменьшение значительно повысит коррозионную стойкость металла. Поэтому, например, алюминий или магний высокой чистоты более устойчивы к коррозии в морской воде или кислотах, чем технические металлы, а специально очищенный цинк менее растворим в соляной кислоте, чем технический. Однако ошибочно полагать, что чистые металлы вообще не подвержены коррозии, как считалось много лет назад, когда была предложена первая электрохимическая теория. Как мы увидим далее, локальные элементы возникают также при изменениях температуры или других параметров среды. Например, на поверхности железа или стали, покрытой пористым слоем ржавчины (оксиды железа), в аэрированной воде отрицательными электродами являются участки поверхности железа в порах оксидного слоя, а положительными — участки ржавчины, открытые для соприкосновения с кислородом. Отрицательные и положительные электродные участки меняются местами и перемещаются по поверхности в ходе коррозионного процесса. [c.22]

Как мы уже усвоили, электрохимическая теория корро аии связывает процесс коррозии с работой целой сети коротко-замкнутых гальванических элементов на поверхности металла. Ионы металла переходят в раствор на анодных участках в количестве химически эквивалентном реакции, протекающей на катодных участках. На анодных участках идет следующая реакция [c.99]

При дальнейшем анализе механохимических явлений будет рассматриваться преимущественно влияние механических воздействий на электрохимические реакции, поскольку тем самым решаются и другие задачи с одной стороны, обсуждаемые кинетические уравнения электрохимических реакций преобразуются для описания химических реакций (т. е. протекающих без переноса заряда) путем простой замены величины электрохимического сродства величиной химического сродства, а с другой стороны, например, химическая коррозия при высокотемпературном окислении металлов по теории Вагнера рассматривается как электрохимическая реакция на модели гальванического элемента. [c.12]

Зарождение трещин растрескивания и усталости имеет преимущественно коррозионно-электрохимическую природу и связано с деформационной локализацией коррозии, при которой на поверхности металла появляются гальванопары, т. е. наступает второй (уже коррозионный) период зарождения трещины. Для таких гальванопар площадь локальных анодных участков несоизмеримо меньше остальной катодной поверхности металла, кроме того, гальванопары - короткозамкнуты по металлу (53, 55]. Согласно теории короткозамкнутых гальванических элементов [2], подобным гальванопарам характерно следующее [c.62]

Теория многоэлектродных элементов имеет общий характер и позволила объяснить явления межкристаллитной коррозии и механизм электрохимической защиты. [c.40]

Адсорбционно-электрохимическая теория. Некоторые исследователи связывают теорию коррозии металлов под напряжением с действием адсорбционно-расклинивающего эффекта поверх-ностно-активных элементов коррозионной среды [23]. [c.40]

Причиной этого вида коррозии является выделение вдоль границ зерен элементов, которые повышали коррозионную стойкость сплава. С химической стороны этот процесс объясняется большим сродством выделяющихся элементов с воздействующей средой или — по электрохимической теории — неблагородным потенциалом выделений по сравнению с потенциалом зерен. Эти выделения растворяются в коррозионной среде, что приводит к расширению промежутка между зернами. [c.512]

А. Н. Фрумкина [18], теоретически обосновавшего новое направление электрохимического механизма растворения металлов Г. А. Аки >юва [19, 20], создавшего основы структурной коррозии металлов, теорию многоэлектродного элемента, сделавшего ряд важных теоретических и практических выводов в науке о коррозии, а также создавшего советскую школу коррозионистов [c.50]

Причины коррозии в этих случаях впервые были разъяснены электрохимической теорией местных элементов, которая получила большое развитие в работах Н. А. Изгарышева, Г. В. Акимова, С. А. Погодина и других советских ученых. [c.26]

С точки зрения электрохимической теории металлов действие замедлителей может быть объяснено следующим образом. Для возникновения коррозионного элемента, как известно, необходимо наличие трех факторов разности потенциалов между двумя отдельными участками металла, проводимости создавшейся электрической цепи и возможности протекания электродной реакции на границе металл — раствор. В соответствии с этим влияние замедлителя коррозии может проявляться в двух основных направлениях [c.108]

При электрохимической коррозии в отличив от химической имеет место перенос электрических зарядов. Согласно классической теории электрохимической коррозии коррозионный процесс возникает в результате работы множества короткозамкнутых гальванических элементов (рис.9) образуввдхся вследствие неоднородное- [c.25]

При электрохимической коррозии, в отличие от химической, имеег место перенос электрических зарядов. Согласно классической теории электрохимической коррозии коррозионный процесс возникает в результате работы множества короткозамкнутых гальванических элементов ( рис. 11 образующихся вследствие неоднородности металла (с фуктурной, из-за влияния примесей) или окружающей среды (различие в составе, температуре на поверхности раздела фаз и т.д.). [c.28]

При изучении прочности стали в коррозионных средах прежде всего необходимо ознакомиться с некоторыми положениями теории электрохимической коррозии. Эта теория, развитая трудами советских ученых — Г. В. Акимовым [1, 2j, Н. А. Изгарышевым [371, Н. Д. То-машовым [151] и др., рассматривает электрохимическую коррозию как результат работы гальванических элементов. Работа гальванических элементов обусловливается течением двух взаимно связанных процессов — анодного и катодного. При анодном процессе наблюдается переход ионов металла в раствор, т. е. электрохимическое растворение анодных участков металла при катодных—ассимиляция электронов на катодных участках металла каким-либо содержащимся [c.6]

Важным вкладом в развитие теории электрохимической коррозии были работы английского ученого Фарадея, установившего основные законы электролиза и выдвинувшего, для объяснении явления пассивности металлов, гипотезу о существовании тонкой невидимой пленки, и швейцарского ученого Де Ла Рива, выдвинувшего гипотезу о существовании микрогальваниче-ского элемента. [c.50]

Борьбой с коррозией человечество вынуждено было заниматься ещё в древности, на заре своего развития одновременно с наступлением железного века . Ещё в пятом веке до н.э. древние феки для защиты железа от коррозии покрывали его оловом, полировали, оксидировали. Основы учения о коррозии металлов возникли на стыке двух наук - материаловедения и физической химии. Первым научным подходом в области коррозии принято считать работы великого русского учёного - естествоиспытателя М.В.Ломоносова, который в своей диссертации в середине 18 столетия открыл закон сохранения массы реагирующих веществ и обнаружил явление пассивности" у стали. В 1748 году М.В.Ломоносов высказал мысль и впоследствии (1756 г.) подтвердил её на практике, что при нагревании металлы соединяются с воздухом, образуя окалину (см. п. 1.1). В 1773 году эта первая научная теория окисления металлов бьша дополнена французским химиком А.Л.Лазуазье, доказавшим, что металлы при окисленрги соединяются с наиболее химически активной частью воздуха -кислородом. Основоположником учения электрохимической коррозии принято считать швейцарского физикохимика А.-А. Де ля Рива, который в начале прошлого столетия (1830 г.) открыл теорию коррозии микрогальванических элементов, хотя ещё в 1750 году М.В. Ломоносов высказал мысль, что металлы в кислых спиртах растворяются иначе, чем соли в воде . Большой вклад в развитие электрохимической коррозии внес английский физик, почетный член Петербургской Академии наук М. Фарадей. Руководимый идеей о единстве сил природы, он эмпирически в 1833... 1834 годах открыл законы [c.6]

Этот же закон окисления описывается другими теориями, в которых система металл - окисел рассматривается как гальванический элемент, внутренняя и внешняя цепи которого расположены в окисной пленке (Т.Хоар, Л.Прайс, В.Йост). Основная идея указанных работ заключается в том, что существует аналогия между процессом твердофазного окисления и электрохимической коррозией металла в водном растворе электролита. Это направление получило развитие в ряде работ отечественных исследователей (Н.Д.Томашов, И.Н.Францевич, Б.К.Опара) для случая поляризации границы раздела металл — окисная пленка. Заслуживают внимания исследования Б.К.Опары с сотрудниками, показавшие влияние постоянного и, в ряде случаев, переменного электрического поля на процесс-высокотемпературного окисления [ 12, 13]. [c.12]

Особенно большой вклад в развитие теории структурной коррозии был сделан Г. В. Акимовым и его школой Разработанная им теория многоэлектродны.х элементов, пможенная в основу структурной коррозии металлов, уже позволила решить ряд конкретных задач. Однако в настояш,ее время появилась необходимость учитывать не только локальные токи, но также и токи саморастворения структурных составляющих, которые обычно не принимались во внимание при построении поляризационных диа-]памм многоэлектродных электрохимических систем. [c.33]

Коррозионностойкие стали и сплавы в СССР были созданы на основе фундаментальных работ советских ученых в области механизма электрохимической коррозии в различных ее проявлениях, теории пассивного состояния, влияния легирующих элементов. Такие исследования начинали А, Н. Фрумкин, Г. В. Акимов, В. И. Кис-тяковский, а затем продолжали Я. М. Колотыркин, Н. Д. Томашов, [c.3]

Ранние работы по изучению токов дифференциальной аэрации и полезное объяснение их механизма дано Лайнесом [75]. Еще ранее эти токи изучались рядом ученых, большинство которых не интересовалось ими в связи с проблемой коррозии металлов. Одним из первых, кто обратил внимание на неудовлетворительное состояние теории электрохимических процессов, обусловленных действием элементов, былМарианини [76]. Прекрасная демонстрация наличия токов дифференциальной аэрации была проведена Ади [77], в то время как ячейки ди( еренциальной аэрации были исследованы, но неверно интерпретированы Варбургом [78]. Вероятно, первым исследователем, который применил рассматриваемый выше принцип к решению практических проблем коррозии, был Астон [79]. [c.125]

На основании ионно-электронной теории роста пленок скорость коррозии может быть определена по электрохимическим константам материала пленки и уменьшению сво-бодно11 энергии реакции ее образования [21]. Предполагается, что процесс ее роста — результат работы своеобразного гальванического элемента, у которого поверхность металла на границе с пленкой является анодом, а поверхность пленки на границе с реагентом —катодом, на котором атомы кислорода ассимилируют электроны [21]. Таким образом, предполагается, что в пленке идет не только диффузия за счет градиента концентрации, но и осуществляется также направленная миграция ионов в электрическом поле, создаваемом разницей потенциалов на внешней и внутренней поверхностях окисла. [c.29]

Исключительное значение для обоснования электрохимического механизма коррозии имели работы выдающихся ученых Деви и Фарадея, устан01вивших законы электролиза, швейцарского химика Де-ля-Рива, объяснившего растворение цинка в кислоте действием микро-гальваничес ких элементов, русских физико-химиков Н. Н. Бекетова, исследо1вавшего в 1865 г, явления вытеснения из растворов одних металлов другими, и Н. Н. Каяндера, пришедшего в 1881 г. к выводу, что растворенные вещества распадаются на составные части, а также шведского химика Аррениуса, сформулировавшего в 1887 г. теорию электролитической диссоциации, и немецкого физико-химика Нернста, опубликовавшего в 1888 г. теорию электродных и диффузионных потенциалов. [c.5]

Вывод о том, что коррозия возможна только.в случае поверхностной гетерогенности, проявляющейся в наличии участков с разными электродными потенциалами, не подтверждается экспериментально. Например, спектрально чистый цинк в виде поликристаллического образца или монокристалла растворяется в соляной и серной кислотах, следуя электрохимической кинетике 117]. Чистая ртуть, имеющая вполне однородную (жидкую) поверхность, окисляется в достаточно сильных окислителях (НКОз, конц. Нг804). Возможно окисление ртути и ионами Н " в растворе Н1 за счет резкого сдвига ее равновесного потенциала в отрицательную сторону (вследствие образования весьма прочного иодидного комплекса), что приводит к ислючительно сильному снижению концентрации свободных ионов Нд [18]. Окисляются ионами Н и многие металлы, растворенные в ртути, например, тот же цинк. Число исследований электрохимического поведения металлов менее благородных, чем ртуть, в жидких амальгамах весьма велико. Вполне однородная поверхность жидкой амальгамы не препятствует окислению металлов, растворенных в ртути. Наконец, если для таких металлов как цинк легко найти более благородные примеси, играющие роль катодов, то какие могут быть более благородные примеси для золота или платины, которые электрохимически растворяются в достаточно сильных окислителях Таким образом, одно из логических следствий теории местных элементов, хотя не все авторы это следствие отчетливо формулируют, не выдерживает экспериментальной проверки. [c.190]

Неудивительно, что наряду с развитием теории местных элементов шло развитие электрохимической теории коррозии, изложенной в гл. П1, IV и V. Среди исследований, доказавших, что процесс коррозии описывается не законом Ома, а подчиняется кинетике электродных процессов, и что условием, определяющим возможность коррозии, является не наличие разности потенащалов между местными катодами и анодами, а общее изменение изобарного потенциала, необходимо указать работы Д. Н. Фрумкина [13], А. И. Шултина [6, 10], Я. В. Дурдина [И], Я. М. Колотыркина и А. Н. Фрумкина [22], К. Вагнера и В. Трауда [9] и др. [c.193]

Хромоникелевые стали с содержанием 18% хрома и 8% никеля относятся к аустенитному классу нержавеющих сталей. При наличии в составе хромоникелевых нержавеющих сталей ферритообразующих элементов (хром, молибден, титан и др.) на верхнем пределе воз-можно образование наряду со структурой аустенита дополнительной фазы — феррита. Кроме того, в качестве дополнительной фазы в хромоникелевых сталях могут присутствовать карбиды и нитриды. Под действием пластической деформации в аустенитных хромоникелевых сталях отчетливо наблюдается превращение (-фазы, в а-фазу, что также способствует нарушению структурной однородности стали. Образование ферритной составляющей часто встречается в хромоникелевых аустенитных сталях с более высоким содержанием хрома и никеля, чем в сталях типа 18-8 при наличии молибдена и титана. С точки зрения электрохимической теории коррозии гетерофазность сплавов понижает коррозионную стойкость. Во многих случаях это положение справедливо, и дей- [c.219]

Учитывая электрохимическую природу силикатных расплавов и привлекая теорию коррозии локальных элементов, многие исследователи рассматривают процесс взаимодействия на границе раздела эмаль—металл с электрохимических позиций. Развитие этого направления получило в работах Стелли, Дитцеля, Свирского и др. [11, 5, с. 60—67]. [c.41]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...