Что такое гальваническая коррозия

Гальваническая коррозия: механизмы, примеры, защита

Содержание:

В гальваническая или электрохимическая коррозия Это процесс, при котором металл или сплав разлагается быстрее, чем его обычное окисление. Можно сказать, что это ускоренное окисление и даже намеренно стимулированное; как это происходит с элементами или батареями.

Гальваническая коррозия особенно заметна в морской среде или на берегах пляжей. Воздушные потоки поднимают массу водяного пара, который, в свою очередь, переносит некоторые ионы; последние остаются прилипшими к тонкому слою воды или каплям на металлической поверхности.

Эти условия влажности и солености способствуют коррозии металла.Другими словами, железная корона, подобная той, что на изображении выше, будет ржаветь быстрее, если выставить ее возле моря.

Легкость окисления металла по сравнению с другим может быть количественно измерена с помощью его восстановительных потенциалов; Таблицы с этими потенциалами изобилуют книгами по химии. Чем более вы отрицательны, тем больше вы склонны к ржавчине.

Кроме того, если этот металл находится в присутствии другого металла с очень положительным восстановительным потенциалом, таким образом, имея большой ΔE, окисление химически активного металла будет более агрессивным. Другие факторы, такие как pH, ионная сила, влажность, присутствие кислорода и соотношение между областями металла, который окисляется и который восстанавливается, также важны.

Механизмы

Концепции и реакции

Прежде чем рассматривать механизмы, лежащие в основе гальванической коррозии, необходимо прояснить некоторые концепции.

В окислительно-восстановительной реакции один вид теряет электроны (окисляется), а другой получает их (восстанавливает). Электрод, на котором происходит окисление, называется анодом; и на котором происходит восстановление, катод (на английском языке мнемоническое правило рыжий кот запомнить).

Таким образом, для электрода (кусок, винт и т. Д.) Из металла M, если он окисляется, он называется анодом:

Количество выпущенных электронов будет равно величине положительного заряда катиона M п + в результате.

Затем другой электрод или металл R (оба металла должны каким-то образом соприкасаться) получает высвобожденные электроны; но он не подвергается химической реакции, если получает электроны, так как он будет только проводить их (электрический ток).

Следовательно, в растворе должна быть другая разновидность, которая может формально принимать эти электроны; как легко восстанавливаемые ионы металлов, например:

То есть образовался бы слой металла R, и поэтому электрод стал бы тяжелее; в то время как металл M потерял бы массу из-за растворения его атомов.

Деполяризаторы

Кислород и вода приобретают электроны в результате реакции, выражаемой следующим химическим уравнением:

А ионы H + преобразовать в H₂:

То есть вид OH – и H₂ они являются обычными продуктами гальванической или электрохимической коррозии.

Даже если металл R не участвует ни в какой реакции, тот факт, что он более благороден, чем M, способствует его окислению; и, следовательно, будет более высокое производство ионов OH – или газообразный водород. Потому что, в конце концов, это разница между потенциалами восстановления, ΔE, одна из основных движущих сил этих процессов.

Железная коррозия

После предыдущих пояснений можно рассмотреть пример коррозии железа (верхнее изображение). Предположим, есть тонкий слой воды, в которой растворяется кислород. Без других металлов тон реакции задают деполяризаторы.

Таким образом, железо теряет часть атомов со своей поверхности и растворяется в воде в виде катионов Fe. 2+ :

Два электрона будут проходить через кусок железа, потому что он хорошо проводит электричество. Итак, известно, где началось окисление или анодный участок; но не в том месте, где будет происходить восстановление, или в местоположении катодного участка. Катодная площадка может быть где угодно; и чем больше его возможная площадь, тем сильнее будет коррозия металла.

Между тем анодная площадка трескается все больше и больше.

Примеры

Примеры гальванической коррозии в повседневной жизни многочисленны. Нам не обязательно говорить о железной короне: любой артефакт из металла может пройти тот же процесс в присутствии влажной и соленой среды.

Помимо пляжа, зимой также могут быть идеальные условия для коррозии; например, при засыпании соли в снег на дороге для предотвращения заноса автомобилей.

С физической точки зрения влага может удерживаться в сварных соединениях двух металлов, являющихся активными очагами коррозии. Это связано с тем, что оба металла ведут себя как два электрода, причем более реактивный из них теряет электроны.

Если образование ионов ОН – Это значительно, это может вызвать коррозию даже краски автомобиля или рассматриваемого устройства.

Анодные индексы

Можно построить свои собственные примеры гальванической коррозии, используя таблицы восстановительного потенциала. Однако для иллюстрации этого момента будет выбрана таблица анодного индекса (сама по себе упрощенная).

Предположим, например, что мы хотим построить электрохимический элемент. Металлы в верхней части таблицы анодного индекса более катодны; то есть они легко восстанавливаются, и поэтому их будет трудно получить в растворе. В то время как металлы внизу более анодны или химически активны, и они легко корродируют.

Если мы выберем золото и бериллий, оба металла не смогут долго находиться вместе, так как бериллий будет окисляться очень быстро.

А если, с другой стороны, у нас есть раствор ионов Ag + и мы погружаем в него алюминиевый брусок, он растворяется одновременно с осаждением частиц металлического серебра. Если бы этот стержень был соединен с графитовым электродом, электроны отправились бы к нему, чтобы электрохимически осаждать на нем серебро в виде серебряной пленки.

А если бы вместо алюминиевого бруска его сделать из меди, раствор стал бы голубоватым из-за присутствия ионов Cu. 2+ в воде.

Электрохимическая защита от коррозии

Жертвенные покрытия

Предположим, вы хотите защитить цинковый лист от коррозии в присутствии других металлов. Самым простым вариантом было бы добавить магний, который покрыл бы цинк так, чтобы после окисления электроны, высвобождаемые из магния, восстанавливали катионы Zn. 2+ назад.

Однако пленка MgO на цинке рано или поздно растрескается, что приведет к образованию анодных участков с высокой плотностью тока; то есть коррозия цинка резко ускорится прямо в этих точках.

Опять же, цинк окисляется, и его оксид покрывает железо и передает ему электроны, уменьшающие Fe. 2+ что может быть сформировано.

Благородные покрытия

Снова предположим, что вы хотите защитить тот же лист цинка, но теперь вы будете использовать хром вместо магния. Хром более благородный (более катодный, см. Таблицу анодных чисел), чем цинк, и поэтому действует как благородное покрытие.

Проблема с этим типом покрытия заключается в том, что, если оно потрескается, оно будет еще больше способствовать и ускорять окисление металла под ним; в этом случае цинк подвергнется коррозии даже больше, чем покрытие из магния.

И, наконец, есть другие покрытия, состоящие из красок, пластмасс, антиоксидантов, жиров, смол и т. Д.

Эксперимент для детей

Железная пластина в растворении солей меди

Из той же таблицы анодных индексов можно провести простой эксперимент. Растворение разумного количества (менее 10 граммов) CuSO₄5H₂Или в воде ребенка просят окунуть в полированную железную пластину. Делается фотография, и процессу дают разворачиваться на пару недель.

Первоначально раствор имеет голубоватый оттенок, но начнет тускнеть, пока железная пластина станет медной. Это связано с тем, что медь более благородна, чем железо, и поэтому ее катионы Cu 2+ будет восстановлен до металлической меди из ионов, полученных в результате окисления железа:

Очистка оксидом серебра

Серебряные предметы со временем становятся черными, особенно если они находятся в контакте с источником соединений серы. Его ржавчину можно удалить, погрузив предмет в ванну с водой с пищевой содой и алюминиевой фольгой. Бикарбонат обеспечивает электролиты, которые облегчают перенос электронов между объектом и алюминием.

В результате ребенок поймет, что предмет теряет черные пятна и начинает светиться характерным серебристым цветом; в то время как алюминиевая фольга подвергнется коррозии и исчезнет.

Ссылки

Желудочковая экстрасистолия: причины, симптомы и лечение

Источник

Гальваническая коррозия между разнородными металлами

Факторы, стимулирующие появление местной коррозии

Местная коррозия происходит локально, только на некоторых частях металлической поверхности, и на ее появление могут оказывать влияние следующие факторы:

Гальваническая коррозия

Этот тип коррозии возникает, когда два или более металлических материала либо любые материалы с электронной проводимостью (графит, проводящие оксиды или сульфиды и т.д.) находятся в контакте друг с другом. Во время гальванической коррозии скорость повреждения увеличивается, и она в значительной степени зависит от их расстояния в гальваническом ряду, от конкретной среды, характеристик полярности материалов в этой среде, соотношения между анодными областями и катодными материалами. В последнем случае, если площадь анода уменьшается по сравнению с катодной областью, процесс растворения становится более быстрым, что приводит к увеличению потерь материала за это же время (в годах). В гальваническом ряду более благородный металл действует как катод, а менее благородный – как анод, растворяясь.

Можно сортировать металлы согласно свободному от коррозии потенциалу (практика благородности в этой среде), когда они находятся в контакте с данным электролитом. Потенциал свободной коррозии – это потенциал, принимаемый материалом, когда он электрически не связан с цепью, а свободно взаимодействует с окружающей средой, в которой он находится.

Как правило, гальваническая коррозия очень опасна, когда материалы находятся далеко друг от друга в гальваническом ряду, хотя масштаб воздействия может в большей степени зависеть от кинетических факторов, которые затем вмешиваются в процесс. Процесс гальванической коррозии происходит даже тогда, когда поверхность материала содержит примеси другого металла, и создается короткозамкнутый контур с переходом в раствор менее благородного металла (это также происходит и между проводниками металлов и оксидов; случай железо / хлопья магнетита является наиболее распространенным).

Методы борьбы с гальванической коррозией

Чтобы избежать развития этого процесса, можно принять следующие меры:

Источник

Что такое гальваническая коррозия

Гальваническая коррозия представляет собой электрохимическую реакцию между двумя и более различными (или разнородными) металлами. Различными, потому что для того, чтобы началась реакция, один должен быть более химически активным (или менее стабильным), чем другой или другие. Когда мы говорим про гальваническую коррозию, то имеем в виду электрообмен. Все металлы обладают электрическим потенциалом, поскольку у всех атомов есть электроны, движение которых и есть электричество.

Гальваническая коррозия более активного металла начинается в тот момент, когда две или более детали из разнородных металлов, имеющие взаимный контакт (благодаря обычному соприкосновению, или же посредством проводника) помещаются в электролит (любую жидкость, проводящую электричество). Электролитом может быть, что угодно, за исключением химически чистой воды. Не только соленая морская, но и обычная вода из под крана благодаря наличию минеральных веществ является превосходным электролитом, и с ростом температуры электропроводность её только растет (по этой причине корпуса судов, эксплуатирующиеся в жарком климате, заметно больше подвержены коррозии, чем на Севере).

Процесс гальванической коррозии можно наглядно продемонстрировать на примере взаимного контакта изделий из Алюминия и Нержавеющей стали. Алюминий – более химически активный металл является в данном случае анодом, а менее активная нержавеющая сталь – катодом. При взаимодействии между нержавеющей сталью и алюминием возникает большая разница потенциалов в соответствии с рядом напряжений в металлах. При этом, благодаря действующему на электрический элемент электролиту (жидкость), возникает электрический ток, и анод, в данном случае Алюминий, корродирует. Подобное явление возникает также в винтовых соединениях, в которых между металлами образуется разность потенциалов, а влажность играет роль электролита.

Химический ряд напряжений в металлах

Чем дальше находятся в ряду напряжений металлы по отношению друг к другу, тем больше разность потенциалов и выше опасность коррозии. При наличии электролита на большинстве однородных металлических поверхностях все равно образуются крошечные аноды и катоды – в тех местах, где состав сплава неоднороден или имеются вкрапления и примеси – например, частицы металла с форм или штампов.

Другим важным фктором, оказывающим влияние на скорость протекания гальванической коррозии, помимо разности потенциалов металлов, является пропорциональное соотношение размеров анода и катода. Если к очень большому аноду подключить маленький катод, процесс коррозии анода пойдет медленно. А если поступить наоборот, то анод очень быстро разрушится. Объясняется это тем, что анодные и катодные реакции должны быть эквивалентны. Рост или снижение катодной реакции, обусловленной размером катода, вызывает ответные рост или снижение анодной реакции

Гальваническая коррозия возникает в том случае, если имеет место один из следующих факторов:

Рекомендации по противодействию гальванической коррозии:

1. Исключите возможность образования гальванического элемента

2. Избегайте соединения металлов, у которых большая разница потенциалов.

3. Материал из которого произведен крепеж должен быть более активным (анод), чем материал конструкции (катод).

Источник

Routes to finance

Удаление ржавчины с авто НАВСЕГДА + ОЦИНКОВКА! Электрохимический способ (Декабрь 2021).

Более 200 лет назад британский военно-морской фрегат Тревога потерял медный лист из-за быстрой коррозии железных гвоздей, используемых для крепления меди к корпусу. Эта быстрая коррозия произошла из-за химического процесса, называемого гальванической коррозией.

Гальваническая коррозия может произойти только тогда, когда два электрохимически разных металла близки друг к другу, а также погружены в электролитическую жидкость (например, соленую воду).

Когда это происходит, металлы и электролит создают гальваническую ячейку. Клетка вызывает коррозию одного металла за счет другого.

В случае Тревоги железо было корродировано за счет меди. Всего через два года после прикрепления медных листов железные гвозди, которые использовались для удержания меди на нижней стороне корабля, уже были сильно подвержены коррозии, что привело к падению медных листов.

Как работает гальваническая коррозия

Металлы и металлические сплавы имеют разные электродные потенциалы. Потенциалы электродов являются относительной мерой склонности металла к активному действию в данном электролите. Чем более активным или менее благородным является металл, тем вероятнее, что он образует анод (положительно заряженный электрод) в электролитической среде. Менее активным или более благородным является металл, тем более вероятно, что он образует катод (отрицательно заряженный электрод) в той же среде.

Электролит действует как канал для ионной миграции, перемещая ионы металлов от анода к катоду. Анодный металл в результате корродирует быстрее, чем в противном случае, в то время как катодный металл корродирует более медленно и в некоторых случаях может вообще не корродировать.

В случае Тревога металл более благородства (медь) действовал как катод, в то время как меньшее благородное железо действовало как анод.

Ионы железа были потеряны за счет меди, что в конечном итоге привело к быстрому износу ногтей.

Как защитить от гальванической коррозии

В соответствии с нашим современным пониманием гальванической коррозии, с металлическими судами теперь установлены «жертвенные аноды», которые не играют никакой прямой роли в работе корабля, но служат для защиты конструкционных компонентов судна. Жесткие аноды часто изготавливаются из цинка и магния, металлов с очень низким потенциалом электродов. По мере того, как жертвенные аноды корродируют и ухудшаются, их необходимо заменить.

Чтобы понять, каким металлом станет анод и который будет действовать как катод в электролитических средах, мы должны понимать благородство металлов или потенциал электродов. Это обычно измеряется относительно стандартного электрода Каломеля (S.C.E.).

Список металлов, расположенных в соответствии с потенциалом электродов (благородство) в проточной морской воде, можно увидеть в таблице ниже.

Следует также отметить, что гальваническая коррозия происходит не только в воде. Гальванические клетки могут образовываться в любом электролите, включая влажный воздух или почву, и в химических средах.

Гальваническая серия в проточной морской воде

Источник: Руководство ASM, Vol. 13, Коррозия титана и титановых сплавов, с. 675.

Что такое вознаграждение? Что такое виды вознаграждения?

Что такое коррозия металлов и почему это происходит?

Что такое кредитование? Что такое кредиторы?

Обсуждение типов кредиторов для бизнес-кредитов, а также то, как соответствовать требованиям вашего бизнес-кредита с правом кредитора.

Источник

Совместимость металлов или как избежать гальванической коррозии?

Контактная коррозия происходит при непосредственном контакте двух разнородных металлов. Нельзя, к примеру, соединять алюминиевые листы медной заклепкой, так как при определенных условиях они образуют сильную гальваническую пару.

Разные металлы имеют разные электродные потенциалы. В присутствии электролита один из них играет роль катода, а другой анода. В результате химической реакции, протекающей между ними, начнется коррозионный процесс, в котором медь (катод) будет беспощадно разрушать алюминий (анод).

Почти все пары разнородных металлов, находящиеся в контакте между собой, подвержены коррозии, так как даже влага из воздуха может выступить в роли электролита и активировать их электродный потенциал. Но одни пары уязвимы в большей степени, а другие – в меньшей.

Например, алюминий отлично контактирует с оцинкованной сталью, хромом и цинком, а латунь совершенно не «дружит» со сталью, алюминием и цинком. Чтобы узнать, какие металлы совместимы, а какие нет, обратимся к основам химии.

В ряду электрохимической активности металлы стоят в следующей последовательности:

Электрохимический ряд напряжения металлов

Данные о совместимости некоторых металлов представлены в таблице:

Д – абсолютно допустимые контакты (низкий риск ГК);
О – ограничено допустимые контакты (средний риск ГК);
Н – недопустимые контакты (высокий риск ГК).

Приведенная таблица может служить кратким справочником для определения совместимости некоторых конструкционных металлов. Допустимость и недопустимость контактов разнородных в электрохимическом отношении металлов устанавливает ГОСТ 9.005-72.

Пример недопустимых гальванических пар:

Гальваническое действие может возникнуть, если строительную конструкцию из нержавеющей стали скреплять оцинкованными болтами. В этой нежелательной паре пострадает высоко анодный крепеж, поскольку его электроны будут перемещаться в направлении катодной нержавеющей стали. Поэтому, крепежные детали должны быть изготовлены из менее гальванически активного металла, чем материал металлоконструкции.

На скорость течения гальванокоррозии оказывает влияние площадь поверхности анода и катода. Если большой по размеру анод соединить с маленьким катодом, то анод будет ржаветь медленно, а если сделать наоборот, то быстро. Например, используйте болты из нержавеющей стали для крепления алюминия, но не наоборот.

Степень интенсивности протекания контактной коррозии зависит и от условий эксплуатации соединения. В обычных атмосферных условиях процесс будет протекать менее быстро и возрастает в агрессивной электропроводной среде, например, растворах кислот и щелочей. Присутствие в воде других веществ увеличивает проводимость электролита и скорость коррозии. Поэтому при проектировании конструкций важна оценка окружающей среды.

Как защитить конструкцию или узел от контактной коррозии?

Если по конструктивным соображениям невозможно избежать нежелательного контакта разнородных металлов, то можно попытаться уменьшить гальваническую коррозию с помощью следующих методов:

Практика показывает, что в тех случаях, когда пренебрегают требованиями к допустимости контактов разных металлов, приходится дорого за это расплачиваться. Неправильная компоновка контактных пар выводит из строя узлы крепления, металлоконструкции и может стоять человеческой жизни.

Алюминий и нержавейка на яхте вместе не живут. Может из за влаги и соли в воздухе, может еще по какой причине но это факт.

Очень нужная статья. Только бы побольше вариантов крепления с алюминием в трущейся паре

Очень полезно! Особенно примеры популярных соединений!

Источник