Часть 1 – Факторы, влияющие на развитие коррозии
Коррозия на холоднокатаном прокате, может развиваться при наличии следующих факторов:
- электропроводной пленки влаги на поверхности (электролита), так как процесс коррозии имеет электрохимический характер
- анодной реакции, когда имеются отдельные зоны, в которых ионы металла способны переходить в раствор электролита. Для осуществления такого перехода (из кристаллической решетки металла в раствор электролита) необходима определенная энергия, источником которой является реакция гидратации ионов металла
- катодной реакции восстановления, при которой ионы, перешедшие в электролит, освобождают эквивалентное количество электронов
Для металлов склонность к коррозии оценивается способностью отдавать электроны при взаимодействии с окружающей средой. В свою очередь, это зависит от физико-химических свойств металла, размеров атома, валентности, электродного потенциала и т.д. Если энергия гидратации на границе металл-электролит достаточна для нарушения металлической связи (т.е. связи между электронами в кристаллической решетке), то металл теряет электроны и в раствор электролита переходит положительно заряженный ион. Оставшиеся после этого электроны из-за нарушения равновесия в металле скапливаются у его поверхности. На границе металл-электролит образуется двойной электрический слой. Заряд металла после перехода из него в раствор ионов становится отрицательным. Так как электролит является положительно заряженным, то на границе раздела фаз металл-раствор электролита возникает скачок потенциала.
С увеличением количества освободившихся электронов возрастает сила тока многоэлектродной системы, так называемый ток коррозии. Поверхность металла состоит их многочисленных разделенных в пространстве и электрически замкнутых анодных и катодных участков, которые отличаются потенциалом, занимаемой площадью, активностью и состоянием поверхности.
Общая скорость коррозии зависит от удельной силы тока, которая приходится на единицу поверхности корродирующего металла. В том случае, если в раствор перейдет, лишь 1 % поверхности атомов, металл приобретет потенциал, близкий к 1В. Так как расстояние между частицами электронов и ионами составляет всего около 10-8 см, при таком потенциале возникают весьма значительные силы электростатического взаимодействия, которые удерживают ионы. Поэтому длительный процесс перехода ион-атомов металла из решетки в раствор, в таких условиях невозможен без одновременного процесса реакции восстановления, связанной с ассимиляцией избыточных электронов. При наличии двух реакций процесс может развиваться непрерывно.
Анодные и катодные процессы могут протекать даже на одних и тех же участках поверхности, которые представляют в этом случае систем у многочисленных пар. В процессе коррозии ассимиляция избыточных электронов может быть ионами, а также молекулами раствора, которые присутствуют на поверхности металла. При этом зоны, ассимилирующие электроны и восстанавливающиеся на катоде, называются деполяризаторами. Деполяризаторами могут быть также хлор, водород, сернистый газ и др. В зависимости от этого различают процессы коррозии с кислородной, водородной или смешанной деполяризацией. Катодная реакция водородной деполяризации характерна для металла в кислых средах.
Для холоднокатаного проката, хранящегося и транспортируемого в газовоздушной среде, наиболее распространен процесс кислородной деполяризации. Особенностью реакции при этом являются малая растворимость кислорода в воде (около 0,008 г/мл) и возникающие диффузионные ограничения, т.е. скорость коррозии, определяется интенсивностью доставки кислорода к поверхности металла. Если бы деполяризация протекала непрерывно без ограничений, то процессы коррозии могут развиваться до полного растворения металла. В реальных условиях происходит значительное торможение процесса коррозии (скорости коррозии) в результате того, что потенциал изменяется, приближаясь к значениям потенциала анода. Это явление называется поляризацией.
Основной причиной поляризации является более медленное течение электрохимической реакции по сравнению со скоростью отвода или притока электронов. Анодный или катодный процессы протекают независимо. Перетекание электричества осуществляется: в металле движением электронов от анодных участков к катодным, а в растворе движением катионов от анодных участков к катодным и анионов от катодных участков к анодным. Материальный эффект коррозионного разрушения металла проявляется в основном на анодных участках. Продолжение
Рекомендуем ознакомиться со статьями:
- Физика образования дефекта Коррозия на холоднокатаном прокате. Часть 2 — Кинетика коррозионного процесса
- Физика образования дефекта Коррозия на холоднокатаном прокате. Часть 3 — Влияние влажности на интенсивность коррозии
- Механизм защиты металла ингибиторами коррозии
- Простое решение проблемы образования коррозии металла
- Основы лужения жести
