Методы защиты металлов от коррозии

Защитные покрытия. Неметаллические: нанесение лаков, красок, эмалей, фосфатирование, оксидирование. Металлические: их делят на анодные (металл покрытия более активный, чем защищаемый) и катодные (металл покрытия менее активный, чем защищаемый). Например, если поверхность стальной детали покрыта в одном случае слоем цинка, а в другом – слоем никеля, и оба металла находятся в кислой среде, то цинковое покрытие – анодное
(Е⁰Zn²⁺/Zn = - 0.76 B < E⁰Fe²⁺/Fe = -0.44 B), а никелевое покрытие – катодное (Е⁰Ni²⁺/Ni = -0.25 B < E⁰Fe²⁺/Fe = -0.44 B).

Электрохимическая защита. Сущность метода заключается, как правило, в подаче на защищаемый металл избыточного количества электронов. Два способа реализации этого метода – протекторная и катодная защита. При протекторной защите источником электронов является протектор (более активный металл). Например, стальной корабельный корпус соединяют с протектором (цинковой болванкой): цинк разрушается, отдавая электроны на корпус корабля и защищая его от коррозии. При катодной защите электроны на защищаемую конструкцию подают, присоединяя её к отрицательному электроду (катоду) внешнего источника постоянного тока. Положительный электрод присоединяют к ненужной стальной детали, которая и корродирует.

Обработка коррозионной среды. Проводится для снижения коррозионной активности среды: нейтрализация, кипячение, детализация жидкостей, осушение газов, добавление ингибиторов (замедлителей коррозии) и т.д.

Электролиз

Электролиз – сложная совокупность процессов (в основном восстановительно-окислительных), происходящих при прохождении через раствор или расплав электролита электрического тока.

При электролизе электрическая энергия расходуется на проведение химических реакций, т.е. это процесс, обратный происходящему в гальваническом элементе.

Электролиз проводят в специальных устройствах – электролизёрах. Простейший электролизёр состоит из ёмкости (в неё помещают электролит) и двух электродов.

· Катод электролизера подключён к отрицательному полюсу внешнего источника тока, на нём происходит восстановление.

· Анод электролизера подключен к положительному полюсу источника тока, на нём происходит окисление.

Электроды могут быть активные (расходуемые) и инертные (нерасходуемые). В качестве инертных электродов используют граффити платину.

Катодные процессы. Участника катодного процесса могут быть:

· Катионы металлов

Mⁿ⁺ + nē → M,

· Катионы водорода (свободные или в составе воды)

2Н⁺ + 2ē → Н₂ (в кислой среде)

2Н₂О + 2ē → 2Н⁺ + 2ОН^- (в нейтральной и щелочной средах).

В первую очередь восстанавливаются более сильные окислители, т.е. проходит полуреакция с более положительным потенциалом. При наличии тока в цепи потенциалы смещаются от их равновесных значений. Это называется явлением перенапряжения. Для катионов металлов перенапряжение не велико, и можно воспользоваться значениями стандартных электродных потенциалов. Потенциал восстановления катионов водорода из воды с учетом перенапряжения ЕН₂О_/Н₂ ≈ -1 В.

Анодные процессы. Участниками анодного процесса могут быть:

· Материал анода

M – nē → Mn⁺

· Молекулы воды

2Н₂О - 4ē → О₂ + 4Н⁺

· Анионы солей, например,

2I- - 2ē → I₂,

SO₃ ^2- - 2ē + 2OH^- → SO₄^2- + H₂O и т. д.

Анионы, содержащие элементы с вышей степенью окисления, на аноде не окисляются (SO₄^2-, NO₃^-, CO₃^2-, PO₄^3- и другие).

В первую очередь окисляются более сильные восстановители, т.е. проходит полуреакция с меньшим потенциалом. Для анионов можно воспользоваться значениями стандартных электродных потенциалов. Потенциал выделения кислорода из воды с учётом перенапряжения ЕО_2/2Н₂О ≈ 1.8 В.

Пример 1. Рассмотреть схему электролиза водного раствора Na₂SO₄ с инертными электродами.

В растворе соль диссоциирует на ионы:

Na₂SO₄ → 2Na⁺ + SO₄^2-

При подаче на электроды напряжения происходит направленное перемещение частиц: положительно заряженных ионов Na⁺ к отрицательному катоду, а отрицательно заряженных ионов SO₄^2- к положительному аноду.

Схема электролиза

Пример 2. Рассмотреть схему электролиза водного раствора NiCl₂ с инертными электродами и с электродами из никеля.

• Инертные электроды.

NiCl₂ → Ni²⁺ + 2Cl^-

• Электроды из никеля.

Количественные соотношения при электролизе определяются в соответствии с законом Фарадея:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: