Учебно-методическое пособие «Защита материалов от коррозии», страница 43

Решение. Алюминиевая бронза - сплав меди с алюминием.

= 0.338 В, = -1,700 В. Так как >, то кристаллиты меди в этом сплаве будут катодными участками, а алюминия - анодными. Последние и будут подвергаться разрушению и в случае а), и в случае б). Катодные процессы определяются характером (составом) коррозионной среды. В случае а) это будет коррозия с водородной деполяризацией, в случае б) - с кислородной деполяризацией:

а) Коррозионные процессы, идущие на алюминиевой бронзе в дистиллированной воде.

(-)A(Al): Al ® Al⁺³ + 3e;

(+)K(Cu): 2H₂O + 2e ® H₂­ + 2OH^-;

2Al + 6H₂O ® 3H₂­ + 2Al(OH)₃¯

б) Коррозионные процессы, идущие на алюминиевой бронзе в растворе NaOH.

(-)A(Al): Al ® Al⁺³ + 3e;

(+)K(Cu): O₂ + 2H₂O + 4e ® 4OH^-;

4Al + 3O₂ + 6H₂O ® 4Al(OH)₃¯

Из приведенных суммарных реакций видно, что продуктами коррозии являются: в случае а) водород и гидроксид алюминия, не растворяющийся в дистиллированной воде, в случае б) - гидроксид алюминия, растворяющийся в избытке щелочи по реакции:

Al(OH)₃  + NaOH ® Na[Al(OH)₄]

С учетом этой реакции анодный процесс в щелочной среде может быть описан уравнением:              (-)A(Al): Al + 4OH^- ® [Al(OH)₄]^- + 3e;

Пример 8. Хром находится в контакте с медью. Какой из металлов будет окисляться при коррозии, если эта пара металлов попадет в кислую среду (НСl)? Дайте схему образующегося при этом гальванического элемента.

Решение. Сравниваем стандартные потенциалы соответствующих металлов:

=-0.744 В, = 0.337 В. Для данной пары хром является более активным металлом и в образующейся гальванической паре будет анодом. Медь является катодом. Хромовый анод растворяется с окислением хрома, а на медном катоде выделяется водород.

Схема работающего гальванического элемента:

 

Пример 9. При нарушении целостности поверхностного слоя медного покрытия на алюминии происходит коррозия вследствие работы гальванопары:

За 45 с работы этой гальванопары на катоде выделилось 0.09 л водорода (измеренного при н.у.). Сколько граммов алюминия растворилось за это время и какую силу тока дает эта гальванопара?

Решение. Максимальная сила тока, даваемая гальваническим элементом за единицу времени, определяется следующим соотношением:

I = mF/m^Э,

где I - сила тока, в А; m - масса растворившегося за 1 с более активного электрода или выделившегося за 1 с вещества на катоде; F - постоянная Фарадея; m^Э - эквивалент элемента, из которого сделан более активный электрод, или эквивалент элемента, выделяющегося на катоде. За 1 с на катоде выделяется:

0.09/45 = 0.002 л. H₂.

Гальванический элемент дает ток силой:

I = mF/m^Э = 0.002×96500/11.2 = 17.2 A.

Эквивалент алюминия равен 9. За 45 с работы гальванопары алюминия растворилось:

m_Al = 9×17.2×45/96500 = 0.072 г.

Пример 10. Будет ли серебро корродировать с водородной деполяризацией в деаэрированном растворе NaCN, pH которого равен 10, а активности CN^- и [Ag(CN)₂]^- - ионов составляют соответственно 0.316 и 0.0001 моль/л, a  = -0.31 В.?

Решение. Коррозия будет происходить, если для коррозионного микрогальванического элемента Е > 0, электродные реакции которого в соответствии с условием можно описать следующими уравнениями:

(-)A: Ag + 2CN^- ® [Ag(CN)₂]^- + e;

(+)K: 2H₂O + 2e ® H₂­ + 2OH^-;

Рассчитаем потенциал анода в соответствии с уравнением Нернста:

 = +0.059lg = -0.487 В

Катодный процесс - процесс, лежащий в основе работы водородного электрода, потенциал которого зависит от рН и рассчитывается по уравнению

= -0.059×pH = -0.059×10 = -0.59 В.

Отсюда   E = j_k - j_a = -0.59 – (-0.487) = -0.103 В.

Так как E < 0, то коррозия серебра невозможна.

Пример 11. Цинк и медь корродируют в морской воде со скоростью 1 г./(м²∙сут). Определите скорость коррозии в мм/год, если r_Zn = 7130 кг /м³,. r_Cu = 8920 кг /м³.

Решение. Глубинный (П) и массовый (К_масс) показатели скорости коррозии связаны соотношением: П = K_масс×365/r,  где r - плотность металла в кг/м³. Подставляя числовые значения, получаем:

П_Zn = 1×365/7130 = 0.051 мм/год

П_Cu = 1×365/8920 = 0.041 мм/год