Language
Country/Area
No result found
Удивительные электрохимические реакции: в чем удивительный секрет коррозии металлов?
Коррозия металлов — это естественный процесс, превращающий очищенные металлы в более стабильные оксиды. Это постепенное разрушение материала (обычно металла) в результате химических или электрохимических реакций с окружающей средой. Коррозионная инженерия — это область, посвященная контролю и предотвращению коррозии. На повседневном языке это обычно означает электрохимическую реакцию окисления между металлом и окислителем, таким как кислород, водород или гидроксид.
Ржавчина, образование красно-оранжевых оксидов железа, является хорошо известным примером электрохимической коррозии.
При этом типе коррозии часто образуются оксиды или соли исходного металла, что приводит к появлению характерного цвета. Коррозия также может возникать в материалах, отличных от металлов, таких как керамика или полимеры, но в этом контексте более распространенным является термин «ухудшение». Коррозия снижает полезность материалов и конструкций, включая механическую прочность, внешний вид и проницаемость для жидкостей и газов. Некоторые конструкционные сплавы корродируют просто от воздействия влажного воздуха, однако на этот процесс могут сильно влиять некоторые вещества.
Коррозия может быть локализованной, образуя ямки или трещины, или же может разъедать поверхность равномерно на большой площади. Поскольку коррозия представляет собой процесс, контролируемый диффузией, это означает, что она будет происходить на открытых поверхностях. Следовательно, меры по снижению активности открытых поверхностей, такие как пассивация и конверсия хрома, могут улучшить коррозионную стойкость материалов. Однако некоторые механизмы коррозии менее очевидны и их трудно предсказать.
Суть электрохимического процесса
Химический процесс коррозии достаточно сложен и может рассматриваться как электрохимическое явление. На определенной поверхности железа происходит процесс окисления, и это место выполняет роль анода. Электроны, высвобождаемые в этом положении анода, перемещаются через металл в другую точку, где они восстанавливают кислород в среде, содержащей H+. Это положение действует как катод.
Случай коррозии аккумулятора
Коррозия аккумулятора возникает, когда два разнородных металла соприкасаются друг с другом и погружаются в общий электролит, или когда один и тот же металл подвергается воздействию электролитов разной концентрации. В аккумуляторной батарее более активный металл (анод) корродирует с повышенной скоростью, а более благородный металл (катод) корродирует с меньшей скоростью. Это явление особенно важно в морской промышленности, особенно там, где вода (содержащая соль) контактирует с трубами или металлическими конструкциями.
Используйте жертвенные аноды для гибкой борьбы с коррозией аккумуляторов. Например, цинк часто используется в качестве жертвенного анода для стальных конструкций.
Методы удаления коррозии
Часто продукты коррозии можно удалить химическим путем. Например, фосфорную кислоту можно наносить на железные инструменты или поверхности в виде «темно-синего клея» для удаления ржавчины. Однако удаление коррозии не следует путать с электрополировкой, которая представляет собой удаление некоторых слоев основного металла для достижения гладкой поверхности. Коррозионная стойкость некоторых металлов связана с их внутренними свойствами, что показывает важность биологических и химических реакций в предотвращении коррозии.
Во многих случаях правильный выбор металла является ключом к долговременной работе.
Антикоррозийные стратегии
Существуют различные методы защиты металлов от коррозии, включая покраску, горячее цинкование, катодную защиту и комбинации этих методов. Например, покрытия могут обеспечить слой защиты от прямого контакта металла с агрессивной средой. Успех применения этих защитных мер зависит от качества бесшовного покрытия, и даже малейшие дефекты могут стать ахиллесовой пятой коррозии.
В химической промышленности водородная депрессия – это депрессия, образующаяся в результате взаимодействия агрессивных сред со стальными трубами и пузырьками водорода. Когда кислые жидкости проходят через стальные трубы, продукты коррозии взаимодействуют с пузырьками водорода, образуя гелеобразное вещество, вызывающее еще большую коррозию.
Обнаружение и предотвращение коррозии
Обнаружение и предотвращение коррозии можно улучшить с помощью современных технологий, таких как использование датчиков, оборудования для мониторинга и выбора материалов. Особого внимания требует устойчивость к высокотемпературной коррозии, микробной коррозии и даже металлическому порошкообразованию. Создание подходящей среды и поддержание соответствующей защиты могут эффективно снизить ущерб, вызванный коррозией, тем самым продлевая срок службы материала.
При выборе подходящего материала важно учитывать его воздействие на окружающую среду и возможности.
Подводя итог, можно сказать, что коррозия — это распространенный, но сложный процесс. Понимание ее механизма не только помогает предотвратить и контролировать коррозию, но также повышает долговечность и срок службы материалов. Как мы можем более эффективно противостоять коррозии металлов в повседневной жизни?
