Korrózió a fém oxigénnel depolarizációval
Jelenlétében oxigéngázt az oldatban és a lehetőséget a korrózió hidrogén depolarizációs veszi a fő szerepet depolarizátor oxigént. korróziós folyamatokat, amelyek a katódos depolarizáció végezzük oldott oxigén egy elektrolit nevezzük folyamatok fémkorrózió oxigénnel depolarizációt. Ez a leggyakoribb típusú fém korróziós vízben semleges és még enyhén savas sóoldatokban, tengervíz, a föld, a levegő atmoszférában. Az általános rendszer oxigén depolarizáció csökken helyreállítása molekuláris oxigén-hidroxid ionok:
O + 4e + 2HO -> 4OH-t
Termodinamikai lehetőségét oxigén depolarizáció.
A folyamatábra a fém korróziós oxigénnel egyenlet szerint depolarizáció esetleg előírt:
ahol () - reverzibilis oxigén elektród potenciálját, egyenlő:
ahol () - standard oxigén elektród potenciál, azaz a (Reverzibilis) kapacitása az oxigén elektród 25 ° C hőmérsékleten
a = 1, P = 101 Pa (1 atm)
Az utóbbi egyenletből következik, hogy () függ a közeg pH-ja (a) és az oxigén parciális nyomása. Jelentése reverzibilis oxigén elektród potenciál különböző pH-n és P P (ATM) V, B, pH pH 0 pH = 7 pH = 14 0,21 1,218 0,805 0,381 1 1,229 0,815 0,400
Korrózió a fém oxigénnel depolarizációval a legtöbb gyakorlati esetben fordul elő elektrolitok érintkezik a légkörben az oxigén parciális nyomását, amely a P = 0,21 atm.
Ezért, a meghatározó termodinamikai szivárgás lehetőségét a korrozív folyamat oxigént termelnek depolarizáció tekintve tényleges oxigén parciális nyomása a levegőben (lásd. Táblázat.). mert Az érték (V) nagyon pozitív, a feltételek teljesülése nagyon sok esetben. A következő táblázat mutatja a értékeit EMF és megváltoztatja izobár-izoterm potenciális korróziós folyamatok oxigénnel depolarizációval:
Me + n / 2HO + n / 4O = Me (OH)
Fémek szilárd terméket (E) = V G kcal / g EKVM
Mg Mg (OH) 3104 -71,6
Mn mangán-dioxidot 2488 -25,6
Zn Zn (OH) 1636 -37,7
Fe Fe (OH) 1268 -29,3
Fe Fe (OH) 1164 -26,3
Cu réz-0648 -17,3
Cu Cu (OH) 0615 -14,2
Összehasonlítva ezeket az adatokat az adatokat hidrogén
P (ATM) pH 0 pH = 7 pH = 14
5 * 10 0,186 -0,288 -0,642
1 0,000 -0,414 -0,828
lehetővé teszi, hogy meghatározza, milyen oxigén depolarizáció termodinamikailag lehetséges, mint a hidrogén vált ki. Vizsgálata oxigén redukciós nemesfém (azaz, azok a legnagyobb érdeklődés a korrózióval) akadályozza az a tény, hogy a katódos polarizáció a fém elektród lehet több pozitív potenciál, mint az egyensúlyi és következésképpen, vetjük alá oxidáció (ionizáció). Amikor katódos polarizációs potenciálok egy adott tartomány két folyamat egyidejűleg csökkentése oxigén és oxidációja a fém. A fém oxidációja, amikor a fém megálló potenciál egyenlő vagy több negatív lesz az egyensúlyi potenciálja a fém. Ezek a körülmények megnehezítik, hogy tanulmányozza a folyamatok oxigén vált ki.
Reakcióvázlat oxigén depolarizáció.
Minden folyamatot oxigénnel depolarizációs tartalmazza a következő egymást követő lépéseket:
1) oldódási légköri oxigén az elektrolit oldatban.
2) kezelése az oldott oxigén az elektrolit oldatban (mivel a diffúzió vagy keverés) egy Prandtl réteget.
3) Oxigén Transfer Part réteget Prandtl () által elektrolit mozgása.
4) átvitele az oxigén a diffúziós réteg az elektrolit vastagréteg vagy fém korróziós termékek a katód felületére részeket.
5) ionizációs oxigén:
a) semleges és lúgos oldatok,
b) a savas oldatok
6) Diffúziós vagy konvektny transzfer OH ionok a katód részek korrodáló a fém felületén az elektrolitba.
A valós körülmények között fémkorróziós gátolt legtöbb folyamat lépései a következők:
a) reakciót az ionizáció oxigén a katódon. Ez akkor fordul elő, amikor a polarizációs nevezzük az oxigént túlfeszültség. Azt mondják, hogy a folyamat megy kinetikus kontroll.
b) oxigén diffúzióját a katód, vagy diffúziós túlfeszrelé. Ebben az esetben, azt mondják, hogy a folyamat diffúzióvezérelt.
Lehetnek olyan esetek, amikor mindkét lépést - ionizációs az oxigén és az oxigén diffúziós befolyásolja a folyamatot. Akkor beszéljünk kinetikus-diffúzió. Túlfeszültség oxigén ionizáció. Túlfeszültség oxigén ionizációs jelenik leggyakrabban erősen kevert oldathoz nitrogén intenzív levegőztetés az oldat (levegő barotazh et al.), A az elektrolit jelenléte a fém vékony film (nedvesség), mint ez a helyzet minden más katódos
A redukciós reakciót oxigén túlfeszültséget ionizációs függ a katódos áramsűrűség a katód anyagának, a hőmérséklet és más tényezők.
Nagyon kis állandók a jelenlegi i<10 А/м, когда скорости частных реакции i и i соизмеримы а перенапряжение ионизации кислорода линейно зависит от плотности тока:
ahol k egy konstans az anyagtól függően, és felületének állapotát a katód, hőmérsékletek és mások. Ha az áramsűrűség elég magas ahhoz, i> A / m, az oxigén túlfeszültséget ionizáció lineáris függvény LGI azaz egy függőség tapa Tafel egyenletből, ahol egy - állandó molaritása katód függően állapotban, és a T ave = H numerikusan és i = 1,.; b állandó mechanizmustól függően előfordulási túlfeszültség. Ha csak az a reakció gátlását oxigén elektron kölcsönhatás b =
Katódos Oxigén ionizációs reakció áll egy lánc egymást követő elemi reakciók, azaz a bevétel phasically:
a) képződését molekuláris oxigén-ion
b) a formáció pergidroksila
c) a kialakulását ion pergidroksila
d) képződését a hidrogén-peroxid.
d) csökkentése a hidrogén-peroxid a hidroxil-ion, és a hidroxil gyök
e) visszaállítása a hidroxilgyök, hogy hidroxilion-
Számos fémek (Fe, Cu, Au, Pt) 25 ° C-const b = 0.10..0.13. Ez azt jelzi, hogy az oka ionizációs oxigén túlfeszültség egy lassúsága az elemi reakció asszimilációs egy elektron (n = 1). A savas oldatokat ebben a reakcióban ez nyilvánvalóan a kialakulását molekuláris oxigén-ion (a) és lúgos környezetben - képződését pergidroksil ion (c).