Факторы, влияющие на скорость электрохимической коррозии

Скорость электрохимической коррозии (r), равная количеству окислившегося металла в единицу времени, пропорциональна плотности коррозионного тока i _корр (см. рис. 9.6). Его величина прямо пропорциональна разности равновесных потенциалов электродов () и обратно пропорциональна поляризации анода (h_а) и катода (h_к). На рис. 9.11 приведены примеры коррозионных диаграмм, на которых для простоты поляризационные кривые изображены в виде прямых линий.

а) Увеличение разности равновесных потенциалов электродов приводит к увеличению скорости коррозии. Чем меньше величина электродного потенциала металла, тем больше скорость коррозии при одинаковой реакции деполяризации.

б) Скорость коррозии металла, имеющего потенциал j_а, при кислородной деполяризации(i ¢) больше, чем при водородной (i ¢¢).

Рис. 9‑11 Коррозионные диаграммы: а – два металла с различным значением электродного потенциала; б – кислородная и водородная деполяризация; в – различные величины поляризации катода

в) Чем больше величина поляризации h (больше наклон поляризационной кривой), тем меньше коррозионный ток и, соответственно, скорость коррозии.

Если скорости анодного и катодного процессов сильно различаются по величине, то общая скорость коррозии определяется медленным процессом (лимитирующая или контролирующая стадия). Возможны коррозионные процессы, протекающие с катодным контролем: небольшая скорость реакции восстановления (кинетический контроль) или недостаточная скорость подвода деполяризатора к поверхности катода (диффузионный контроль). Так же для процессов, протекающих с анодным контролем: медленное окисление металла (кинетический контроль) или пассивация металла (диффузионный контроль).

Пассивность металла – резкое уменьшение скорости анодного окисления при наличии в коррозионной среде сильных окислителей – обусловлена образованием на его поверхности защитных пленок. В этом случае на анодной поляризационной кривой выше потенциала пассивации (j_пасс) коррозионный ток резко уменьшается (рис. 9.12).

Возникновение пассивного состояния зависит от природы металла, состава коррозионной среды, температуры и др. Пассивация наблюдается у Cr, Ni, Zr, Al и других металлов. Пассиваторами могут быть окислители: Н₂О₂, K₂CrO₄, KMnO₄. Для некоторых металлов пассиватором является растворенный в воде кислород.

Рис. 9‑12 Анодная поляризационная кривая при пассивации металла. j_пасс– потенциал пассивации

Вещества, присутствующие в коррозионной среде, могут, как уменьшать, так и увеличивать скорость коррозии, образуя или разрушая защитные пленки на поверхности металлов.

Вещества, снижающие скорость, называются ингибиторами коррозии. Например, железо легко корродирует в разбавленном растворе хлорида натрия. При добавлении в раствор сульфата цинка на катоде образуется малорастворимый дигидроксид цинка, а при добавлении фосфата натрия – на аноде нерастворимый фосфат железа. Это существенно снижает скорости катодного или анодного процессов соответственно (катодный и анодный ингибиторы). Такие методы защиты можно применять только в тех случаях, когда конструкция целиком или частично погружена в жидкую коррозионную среду.

Вещества, увеличивающие скорость, называются стимуляторами (активаторами) коррозии. Например, галогенид-ионы (Cl^-, Br^-, I^-), присутствующие в электролите, способствуют разрушению защитных оксидных пленок и тем самым стимулируют коррозию металлов.

Влиять на скорость коррозии можно, целенаправленно изменяя потенциалы катодов и анодов. Так, уменьшить скорость коррозии изделия можно путем создания новой электрохимической системы, в которой защищаемое изделие будет катодом (катодная защита) подключив к положительному полюсу внешнего источника тока изделие, а к отрицательному полюсу – вспомогательный инертный анод (защита внешним током). Это же достигается посредством контакта защищаемого изделия с массивными электродами из металла с более отрицательным электродным потенциалом (протекторная защита).