rozsdásodás
Korrózió a fém oxigénnel depolarizációval
A folyamatábra a fém korróziós oxigénnel egyenlet szerint depolarizáció esetleg előírt:
V (Me) arr <(VO2)обр
ahol (VO2) arr # 151; reverzibilis oxigénnel elektród potenciál egyenlő: (VO2) 0obr + (RT / 4F) 2,303 lg (PO2 / OH)
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 = 0, pH = 7-pH = 14 pH
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) arr = (VO2) - (VME) mod G
korrózió (VO2) - (VME) arr
Mg Mg (OH) 3104 -71,6 Mn MnO 2488 -25,6 Zn Zn (OH) 1636 -37,7 Fe Fe (OH) 1268 -29,3 Fe Fe (OH) 1164 -26 3 Cu CuO 0648 -17,3 Cu Cu (OH) 0615 -14,2 Ag AgO 0047 -1,1
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:
- A kioldódási légköri oxigén az elektrolit oldatban.
- Szállítása oldott oxigént az elektrolit oldatban (mivel a diffúzió vagy keverés) egy Prandtl réteget.
- Oxigén Transfer Part réteget Prandtl P () által elektrolit mozgása.
- oxigén transzfer a diffúziós réteg az elektrolit vastagréteg vagy fém korróziós termékek a katód felületére részeket.
- Oxigén ionizációs:
- semleges és lúgos oldatok O2 + 4e + 2 H2O = 4OH- (aq)
- savas oldatokban O2 + 4e + 4 H + (aq) = 2H2O
- 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:
- oxigén ionizációs reakció szempontjából a katódon. Ez akkor fordul elő, amikor a polarizációs nevezzük az oxigént túlfeszültség. Azt mondják, hogy a folyamat megy kinetikus kontroll.
- oxigén diffúzióját a katód, vagy diffúziós túlfeszrelé. Ebben az esetben, azt mondják, hogy a folyamat diffúzióvezérelt.
Lehetnek olyan esetek, amikor mindkét lépést # 151; Ionizációs oxigén diffúzió és oxigén hatással van a folyamat. Akkor beszéljünk kinetikus-diffúzió.
3.2 túlfeszültség oxigén ionizáció.
Túlfeszültség oxigén ionizációs jelenik leggyakrabban erősen kevert oldathoz nitrogén intenzív levegőztetés az oldat (levegő barotazh et al.), Jelenléte a fém vékony film elektrolit (víz), mint volt a helyzet minden más katódos reakció feloldás túlfeszültség oxigén ionizáció függ a katódos sűrűség áram, katód anyaga, a hőmérséklet és más tényezők.
Ha az áramsűrűség elég magas ahhoz, i> A / m, az oxigén túlfeszültséget ionizáció lineáris függvény LGI azaz van egy függőség tapa Tafel-egyenlet
V = # 151; (Vk) = e x = a + b lg ik
ahol a # 151; . Konstans molaritása katód függően állapotban, és a T ave és numerikusan = H, ha i = 1; b állandó mechanizmustól függően előfordulási túlfeszültség. Ha csak az a reakció gátlását oxigén elektron kölcsönhatás
b = (RT / BNF) n 2,303 = 0,118 / n
A függőség az oxigén túlfeszültséget ionizációs fémre oldatban: 0,5NaCl + 0,005MNaCO + 0,005MNaHCO (pH = 9,2), majd oxigénatmoszférában 20 ° C hőmérsékleten, az oldatot keverjük, a) koordináták b) a koordinátákat.
Katódos Oxigén ionizációs reakció áll egy lánc egymást követő elemi reakciók, azaz a bevétel phasically:
- képződését molekuláris oxigén-ion O2 + e = O2-
- pergidroksila formáció O2- + H + = HO2
- formáció pergidroksila ion HO2 + e = HO2-
- képződését a hidrogén-peroxid. HO2- + H + = H2O2
- csökkentését a hidrogén-peroxid a hidroxil-ion, és a hidroxilgyök H2O2 + e = OH- + OH
- helyreállítási hidroxil gyök, hogy hidroxilion-OH + e = OH-
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 nyilvánvalóan molekuláris oxigén ionképződést
(A), és lúgos közegben # 151; formáció pergidroksil ion (c).