Реферат Тақырыбы: Металдардың электрхимиялық коррозиясы

1. 
   Электрхимиялық коррозияның механизмі
   
2. 
   Электрхимиялық коррозияның термодинамикалық
   
3. 
   Пурбе диаграммасы
   
4. 
   Металдың электрхимиялық коррозиясының сыртқы факторлары
   

М.В. Ломоносов 1750 жылы металдардың қышқылдарда еруі бойынша зерттеулері негізінде мынандай ой айтты: «...Біздің ойымызша, металдар қышқылды спирттерде тұздың суда еруіне қарағанда өзгеше ериді». Демек, металдың еру механизмі (электрхимиялық коррозия) тұздардың еру механизмінен принципиальды түрде өзгеше болады.

XIX ғасырда электрхимиялық коррозияның жүру механизмі туралы ойды алғаш айтқан швейцария химигі ля Рив болатын. Ол күкірт қышқылы ерітіндісінде салыстырмалы таза мырыш пен əр түрлі қоспалармен ластанған (қалайы, қорғасын, мыс, темір) мырыштың бұзылуын бақылаған.

Ал мырыш пен электролиттің өзара əрекеттесуі жалпы реакциясы былай жазылады:

Zn + Н₂SО₄ = Zn SО₄ + Н₂↑

Мырыш, мырыштың сульфатын түзіп, күкірт қышқылынан эквивалентті сутегі санын бөліп, ерітіндіге өтеді. Де ля Рив күкірт қышқылындағы мырыштың коррозия жылдамдығын, түрлі қоспалардың, əр түрлі дəрежеде металдың еруін өте тез жылдамдататын сандық мəнін анықтады. Сутегінің əр түрлі көлемін бөлу үшін, мұнша уақыт қажет екен: таза мырыштар жəне 10 % қалайы, қорғасын, мыс жəне темір қоспасы бар мырыштар үшін 217 с, 24 с, 12 с, жəне 4 с. Бұл металдың беткі қабаты гетерогенді (біртексіз) екенін түсінуге мүмкіндік береді жəне ол микрогальваникалық элементтер жүйесін құратын, көптеген анодты (мырыш) жəне катодты (қоспалар) бөліктерден тұрады. Электролит ерітіндісімен микрокоррозиялық элементтер жүйесі байланысқан кезде олар функциялана бастайды да, металдың беткі қабатының бұзылуына əкеледі.

Г.В. Акимов пен оның қызметкерлері, микрогальваникалық элементтер теориясын кеңінен қарастырған. Олардың зерттеулері бойынша, нақты қорытпаның беткі қабаты барлық уақытта электрхимиялық гетерогенді, яғни электрхимиялық потенциалдың шамасы бойынша айрықша ерекшелінеді. Гетерогендікті тудыратын себептер əр түрлі. Оны металл – электролит жүйесінде кездестіреміз. Соның ішінен мына үш негізгі себептерді айта кетуге болады:

1. 
   металды фазаның біртексіздігі;
   
2. 
   сұйық фазаның біртексіздігі;
   
3. 
   сыртқы жағдайлардың əсерінің біртексіздігі.
   

Электролиттегі сұйық фазаның біртексіздігі (электролиттің) – берілген металл иондарының əр түрлі концентрацияларының бөлек бөлімдердегі фазалар байланысымен, электролите ерітілген оттегінің концентрациясына, электролит көлемінің бөлек аймақтары рН көрсеткіштерінің ерекшелігіне байланысты.

Түрлі факторлардың салдарынан болатын тепе-теңсіз бұзылулар, металдың беткі қабатының электролитпен байланысы кезінде бөлек бөлімдерінің қалыпсыз температурасынан немесе сыртқы электрлік өрістің біртексіз əсерінен туады.

Жоғарыда айтылғандарды ескере отырып, электрхимиялық коррозиялық механизмнің таза химиялықтан, бірінші жəне негізгі айырмашылығы – электрхимиялық коррозия кезінде реагенттердің металмен өзара əсерлесуінің жалпы реакциясын, өзінше бөлек жүретін екі процеске бөледі. Ол процестер төменде берілген:

1.Металдан ерітіндіге, осы иондардың тұздалған (сулы ерітіндіде–гидратталған) иондарының түзумен алмасуы (анодтық процесс немесе тотығушы):

Ме + mН₂О → Меⁿ⁺ · mН₂О + nе

мұндай процестің жылдамдығы, бірлік уақыт ішінде бір фазадан басқа фазаға алмасуы кезіндегі ток тығыздығына (i) сəйкес келеді;

Мұндай процеске мысал ретінде тотығу реакциясын қарастыруға болады:

Zn + mН₂О → Zn ²⁺ · mН₂О + 2е

Al + mН₂О → Al ³⁺ · mН₂О + 3е

Fe + mН₂О → Ғе ³⁺ · mН₂О + 3е

2. 
   Металдың кристалдық торының құрамына кіретін бейтарап атомдар түрінде ерітіндіден, осы иондардың разрядының металл бетінде бөлінуі (катодтық процесс
   

Меⁿ⁺ mН₂О + nе → Ме + mН₂О

бұл процестің де жылдамдығы сəйкес ток тығыздығымен анықталады.

Катодтық процестердің мысалы ретінде мына тотықсыз-

дандырушы реакцияларды қарастыруға болады:

Н⁺ · mН₂О + е → ½ Н₂ + Н₂О;

Fe³⁺ · mН₂О + е → Ғе²⁺ · mН₂О.

Электрхимиялық коррозиялық процестің жүру мүмкіншілігі, металл иондарының ерітіндіде жəне еркін электрондардың металда болу салдарына байланысты. Металдың электрон өткізгіштігі мен ерітіндіде ион өткізгіштігінің болуы, анодтық жəне катодтық процестердің территориялы бөлек – металл мен ерітіндінің беткі бөлігінің бөлек бөлімшелерінде жүруіне мүмкіндік береді. Бұл – электрхимиялық процестің жүруіне қойылатын негізгі шарт болмайды. Өйткені, кейбір коррозиялық жағдайларда катодтық жəне анодтық процестер уақыт бойынша алмасып, бір жағында ғана жүруі мүмкін. Бірақ, анодтық жəне катодтық процестердің кеңістіктік бөлінулері, энергетика тұрғысынан тиімді. Өйткені катодтық жəне анодтық реакциялар, олардың жеңіл жүретін бөлімшелерінде болуы мүмкін. Сондықтан, көптеген тəжірибелік жағдайларда электрхимиялық коррозияның жүруі, əр түрлі бөлімшелерде анодтық жəне катодтық процестердің локализациялануымен сипатталады. Сол себепті, электрхимиялық коррозиялық процестің жүру механизмі, химиялық коррозияның жүру механизмінен ерекшеленеді.