Коррозия электрохимическая примеры: Электрохимическая коррозия

Природа электрохимической коррозии

Тэги:
статья
интересное
частным лицам

На бытовом уровне мы обычно называем коррозией появление ржавчины на металле. Но, на самом деле, это лишь внешнее проявление. Наиболее неприятно то, что происходит под слоем ржавчины. А, именно, разрушение материала. Собственно, коррозия и определяется как самопроизвольное разрушение металлов и их сплавов под действием химического, электрохимического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. В данной статье мы будем рассматривать только электрохимическое взаимодействие, то есть, речь пойдет об электрохимической коррозии.

Прохождение электрического тока через электролит сопровождается перемещением ионов. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы – к положительному электроду (аноду). Если погрузить два электрода в электролит и пропустить через них ток, то можно наблюдать процесс постепенного растворения анода.

Замкнутый гальванический элемент

Покрытие ржавчиной стальных деталей, находящихся во влажной среде — наиболее распространенный пример электрохимической коррозии. В природе не бывает абсолютно чистой воды, в ней всегда есть примеси, которые проводят электричество. Значит, обычная, не дистиллированная, вода всегда является электролитом. В реально существующем железе имеются неоднородности, обусловленные кристаллической структурой и всевозможными примесями. Из-за этого на поверхности металла есть зоны с разным электрохимическим потенциалом. Попадание влаги на поверхность обычной стали вызывает образования большого количества микроскопических гальванических элементов, замкнутых на себя. В них протекают токи, вызывающие электрохимическую коррозию. Их значения ничтожно малы, но на протяжении длительного времени происходят серьезные разрушения.

Более сильная электрохимическая коррозия возникает, когда в электролит помещаются два предмета, выполненные из разных материалов. Тогда разница потенциалов между ними достигает нескольких вольт, значение силы тока тоже весьма велико. По сути, образуется полноценный гальванический элемент. Такая коррозия наблюдается в недорогом сантехническом оборудовании неизвестного происхождения.

Электрический ток в электролите связан с переносом ионов вещества, из которого сделан анод

Соединение металлических элементов здания и заземляющего устройства из оцинкованной стали системой основного уравнивания потенциалов возникает опасность протекания электрохимической коррозии. Между стальной арматурой железобетонного фундамента и цинком возникает разница потенциалов, что коррозию защитного покрытия заземлителей. Защитный цинковый слой будет растворяться, восстанавливая стальную арматуру фундамента.

Основные способы защиты

Для борьбы с электрохимической коррозией, обусловленной образованием гальванической пары, применяются следующие основные меры:

1. Использование металлов и сплавов, устойчивых к коррозии. Например, меди или алюминия, у которых на поверхности образуется тонкая оксидная пленка, защищающая от коррозии предметы, изготовленные из данных металлов. Или нержавеющей стали, в которую добавлены присадки, изменяющие внутреннюю структуру материала таким образом, чтобы в нем не было неоднородностей с разными электрохимическими потенциалами.
2. Гальваническое покрытие. Например, на обычную сталь наносят слой меди. Именно такая защита применяется в готовых наборах заземлителей ZANDZ
3. Покрытие из диэлектрического материала, устойчивое к влаге, например, краска или лак.
4. Применение во влажных условиях, по возможности, однородных материалов.
5. Катодная защита, суть которой заключается в приложении к защищаемому элементу отрицательного потенциала.
6. Соединение оцинкованных заземлителей с арматурой в бетоне лишь через искровые разрядники, способные проводить частичные разряды молнии. Разница потенциалов между стальными и цинковыми элементами много меньше напряжения пробоя разрядника, поэтому в обычных условиях электрохимическая коррозия протекать не будет.

Катодная защита

Реализация принципа катодной защиты может осуществляться одним из двух способов. Первый — подача отрицательного потенциала может происходить от специального источника электроэнергии, именуемого станцией катодной защиты.

При использовании катодных станций может возникнуть следующая проблема.

Электричество для установки требуемого потенциала нередко подается по длинному кабелю. Этот кабель подвержен действию молнии и некоторым другим электромагнитным влияниям. Для того, чтобы в результате не произошло перенапряжения, рекомендуется использовать комплексное решение ZANDZ.

Выводы

Электрохимическая коррозия — многоплановое явление. Если вы не специализируетесь на данной тематике в течение многих лет, вам будет очень трудно самостоятельно разобраться, почему те или иные детали, находящиеся в воде или в почве, слишком быстро разрушаются. Вот почему в вопросах защиты от электрохимической коррозии, особенно, когда она может быть вызвана блуждающими токами, лучше положиться на авторитетных профессионалов. Обратившись в технический центр ZANDZ.COM вы получите обстоятельную консультацию, диагностику возможных причин коррозии и готовые решения по защите от нее.

Смотрите также:

Запросить расчет

Примеры электрохимической коррозии — Цветные металлы

Гальваническая коррозия — определение, механизм, примеры, причины и предотвращение с видео

Что такое гальваническая коррозия?

Когда два разнородных металла находятся в непосредственном контакте в проводящей жидкости, опыт показывает, что один из них может подвергнуться коррозии. Это называется гальванической коррозией.

Когда два металла с разными электродными потенциалами находятся в контакте друг с другом в присутствии электролита, один металл действует как катод, а другой — как анод. Это приводит к электрохимической реакции, в результате которой анод растворяется в электролите. Этот электрохимический процесс называется гальванической коррозией металлов.

Гальваническая коррозия может возникнуть только при наличии электрического проводящего пути, соединяющего металлы, и при наличии электролита, который может обеспечить канал для миграции ионов.

Содержание

• Рекомендуемые видео
• Примеры гальванической коррозии
• Механизм гальванической коррозии
• Причины гальванической коррозии
• Предотвращение гальванической коррозии
• Часто задаваемые вопросы – Часто задаваемые вопросы

Рекомендуемые видео

Примеры гальванической коррозии

Статуя Свободы в Нью-Йорке, США, подверглась гальванической коррозии. Коррозия произошла между опорной конструкцией из кованого железа и медной внешней частью статуи. Это привело к ржавлению железной несущей конструкции.

Еще один пример гальванической коррозии произошел на боевом корабле USS Independence. К алюминиевому корпусу корабля была прикреплена стальная водометная двигательная установка. Алюминиевый корпус действовал как анод по отношению к стали в этой коррозии.

Механизм гальванической коррозии

Когда два металла вступают в контакт в присутствии электролита, более реакционноспособный металл действует как анод, тогда как менее реакционноспособный металл действует как катод. Электролит создает канал для движения частиц, что, в свою очередь, приводит к быстрой эрозии анодного металла.

Гальваническая коррозия может быть успешно использована для защиты катодного металла от коррозии. Хорошим примером этого может быть использование цинка в батареях для ускорения коррозии цинка для создания разности потенциалов.

Причины гальванической коррозии

Этот тип коррозии возникает, когда два разнородных металла электрически соединены и погружены в проводящий раствор. Металл катода остается безопасным, не подверженным коррозии, в то время как анод подвергается коррозии. Скорость атаки на аноде стимулируется по сравнению со скоростью несвязанного металла. Например, если вы соедините алюминий и углеродистую сталь и погрузите их в морскую воду, алюминий быстро подвергнется коррозии, а сталь будет защищена.

Предотвращение гальванической коррозии

Существует множество методов, которые можно использовать для предотвращения гальванической коррозии. Несколько таких методов описаны ниже.

• Процесс гальванопокрытия металла с образованием на нем тонкого слоя инертного металла также может помочь уменьшить гальваническую коррозию
• Размещение электрической изоляции между двумя металлами, чтобы остановить поток электронов между ними и предотвратить гальваническую связь.
• Использование гальванического изолятора, который может состоять из двух последовательно включенных полупроводниковых диодов, соединенных параллельно с двумя диодами, проводящими в противоположном направлении.
• Использование непроницаемого покрытия на металлической поверхности, такого как краска, может помочь предотвратить контакт металла с электролитом, что является хорошим способом предотвращения гальванической коррозии.
• Использование металлов с одинаковым потенциалом снижает количество гальванического тока, протекающего через них. Следовательно, это снижает скорость гальванической коррозии металлов.

Подробнее:

• Гальванический элемент
• Типы батарей
• Электрохимическая ячейка

Часто задаваемые вопросы – Часто задаваемые вопросы

Q1

Может ли гальваническая коррозия возникнуть без электролита?

Гальваническая коррозия не возникает при отсутствии всех этих условий. В электролите гальваническая коррозия ускоряет естественную коррозию металла. Металлы могут страдать от равномерной коррозии, щелевой коррозии, точечной коррозии или других типов коррозии, часто без гальванической коррозии.

Q2

Возможна ли гальваническая коррозия на воздухе?

Гальваническая коррозия (также называемая биметаллической коррозией) представляет собой электрохимический механизм, при котором в присутствии электролита один металл преимущественно подвергается коррозии, когда он находится в электрическом контакте с другим. В любом электролите, включая влажный воздух или почву, а также в химических условиях могут образовываться гальванические элементы.

Q3

Что требуется для гальванической коррозии?

Для возникновения гальванической коррозии должны быть выполнены три условия: должны присутствовать электрохимически разнородные металлы. Они должны находиться в электрическом контакте с этими металлами, и. Необходимо подвергать металлы воздействию электролита.

Q4

Что происходит при гальванической коррозии?

Когда два разнородных металла растворяются в проводящем растворе и соединяются электрически, возникает гальваническая коррозия. Один металл покрыт (катод), а другой (анод) проржавел. По сравнению со скоростью, когда металл разъединен, скорость атаки на аноде увеличивается.

Q5

Как защитить алюминий от гальванической коррозии?

Для алюминия гальваническую коррозию можно легко предотвратить с помощью одного слоя предварительной обработки фосфатом хрома, дополненного грунтовкой и высокоэффективным покрытием. Вместо этого можно использовать один слой густой битумной краски, наносимый в полевых условиях. Для гальванической развязки одни только анодные покрытия обычно неэффективны.

Гальваническая коррозия — причины, примеры, предотвращение и часто задаваемые вопросы

• Химия

• Гальваническая коррозия

Гальваническая коррозия также известна как биметаллическая коррозия или разнородная коррозия. В процессе гальванической коррозии металлы помещаются в электролит с другим металлом. Из-за участия двух металлов она называется биметаллической коррозией. Коррозия обычно относится к разрушению металла в присутствии кислорода и влаги, тогда как гальваническая коррозия включает разрушение одного металла и защиту другого металла, помещенного вместе с драгоценным металлом. Здесь есть одна вещь, которую следует отметить. Два металла должны электрохимически отличаться друг от друга, поэтому это обозначается как разнородная коррозия.

ПРИЧИНЫ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ

Каждый гальванический элемент функционирует благодаря разности потенциалов. Эта разность потенциалов вызывает поток электронов внутри клетки. Способность металлического электрода терять электроны и окисляться известна как окислительный потенциал. Чем больше окислительный потенциал, тем легче металл отдает свои электроны. Противоположным окислительному потенциалу является восстановительный потенциал. Это способность иона металла в растворе захватывать электроны и восстанавливаться. На основе окислительного потенциала металлов устроен электрохимический ряд.

Элементы в верхней части ряда легче окисляются, поэтому высока вероятность потери электронов. Весь механизм зависит от потенциалов окисления двух металлов при гальванической коррозии. Разница в окислительном потенциале двух металлов является движущей силой гальванической коррозии.

Когда два металлических электрода помещают в электролит и замыкают цепь, соединяя металл проволокой, то в этой точке происходит процесс коррозии. Металлы с более высоким потенциалом окисления начнут действовать как анод и будут продолжать терять электроны, тогда как металлы с более низким потенциалом окисления начнут действовать как катод соответственно. Активность металлов основана на электрохимическом ряду. Таким образом, ток течет от более активного металла (анод) к менее активному металлу (катод).

ПРИМЕРЫ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ

Несколько пар металлов, которые подвергаются гальванической коррозии, приведены ниже-

1. ЦИНК В КАЧЕСТВЕ АНОДА И МЕДЬ В КАТОДЕ

любая соль, такая как сульфат меди, тогда цепь замыкается. Теперь цинк начинает окисляться из-за его высокого окислительного потенциала по сравнению с катодом. Таким образом, цинк медленно начинает разъедать и образовывать ионы цинка. Ионы меди, с другой стороны, начинают приобретать электроны и восстанавливаются, поэтому они защищены. Процесс продолжается до полного растворения цинкового электрода. Ионы водорода, присутствующие в электролите, также восстанавливаются до газообразного водорода и видны в виде пузырьков на катоде.

Реакция на аноде

Zn——-> Zn+2 + 2e-

Реакция на катоде

2H++2e———-> H₂↑

Другие примеры —

2. СТАЛЬ И АЛЮМИНИЙ

Когда сталь и алюминий помещаются в электролит, алюминий будет действовать как анод и начнет корродировать, тогда как сталь будет защищена.

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ

Гальваническая коррозия не требуется во многих местах, поэтому ее необходимо предотвращать. Существуют различные методы предотвращения гальванической коррозии.

Некоторые из них приведены ниже.

1. ИЗБЕГАЙТЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ СОЕДИНЕНИЯ

Это означает, что два металла, которые могут подвергаться гальванической коррозии, нельзя помещать вместе, иначе один из двух металлов подвергнется коррозии. Мы уже видели несколько примеров таких металлов. Избегайте использования металлов, электрохимически отличающихся друг от друга.

2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Если два разных металла держать вместе, то между ними необходимо использовать изоляционные материалы, которые предотвратят образование цепи и поток электронов.

3. КРАСКА

Краска создает барьер, покрывая металл, что также является способом предотвращения гальванической коррозии.

4. ИЗБЕГАЙТЕ БОЛЬШОГО КАТОДА И МАЛЕНЬКОГО АНОДА.

Это также снижает разнородную коррозию.