Иллюстрации к коррозионным процессам

[sharpneedles]

Периодически встречаются задачки на коррозию, в которых предлагается оценить какой из двух контактирующих металлов будет подвергаться коррозии в первую очередь.

Частенько встречается условие: гальванопара алюминий-железо во влажном воздухе (или в воде при доступе кислорода).

Решают ее обычно - и неправильно! - вот так:

сравнивают стандартные потенциалы - E⁰_Al/Al³⁺ < E⁰_Fe/Fe²⁺

записывают анодный процесс - Al = Al³⁺ + 3e

записывают катодный процесс (на железе) - O₂ + 2H₂O + 4e = 4OH^-

В результате - разрушение алюминия с образованием его гидроксида. Яркий пример - задача про стальную трубу, прибитую к внешней стене дома алюминиевыми гвоздями (уже смешно). Ответ предполагает, в конце концов, падение трубы из-за разрушения гвоздей. На форуме эту задачу разбирали неоднократно.

На самом деле ничего подобного не произошло бы.

Для оценки коррозионной пары одного сравнения стандартных электродных потенциалов - недостаточно, ибо некоторые металлы в тех или иных условиях обладают устойчивостью (пассивируются).

Правильное решение продполагает учет стойкости алюминия во влажном воздухе (в воде при доступе кислорода) из-за образования оксидной пленки:

анодный процесс - Fe = Fe²⁺ + 2e

катодный процесс (на алюминии) - O₂ + 2H₂O + 4e = 4OH^-

В результате - коррозия железа (образование ржавчины), что и соответствует действительности.

В качестве наглядной иллюстрации взят обычный стальной гвоздь в контакте с гранулами из чистого алюминия (гвоздь обезжирен изопропанолом, подложка - пластиковая):

 

Гвоздь и гранулы залиты деионизированной водой и оставлены в одиночестве на 4 часа:

 

Результат:

 

В итоге - следы ржавчины в воде и на самом гвозде, алюминиевые гранулы внешне не изменились.

Не смотря на термодинамическую возможность коррозии алюминия - коррозии подвергается железо.

Изменено 3 Марта, 2010 в 18:35 пользователем sharpneedles

[Sanyok112]

Спасибо Неплохо было бы внести эту тему в раздел Важных...

[mypucm]

Частенько встречается условие: гальванопара алюминий-железо во влажном воздухе (или в воде при доступе кислорода).

A! Что там только не пишут! Круче всего был никель, покрытый для защиты от коррозии титаном...

[sharpneedles]

A! Что там только не пишут! Круче всего был никель, покрытый для защиты от коррозии титаном...

Периодически встречаются задачи на гальванопару никель-железо во влажном воздухе - там обязательно корродирует никель, хотя на самом деле ничего подобного в принципе быть не может.

Попадаются задачки на протекторную защиту титана, никеля, свинца в том же влажном воздухе. И на кой черт их, спрашивается, защищать?

[jon1]

 

В итоге - следы ржавчины в воде и на самом гвозде, алюминиевые гранулы внешне не изменились.

Не смотря на термодинамическую возможность коррозии алюминия - коррозии подвергается железо.

Я не специалист по коррозии, но хочется заметить, что для полноты эксперимента необходимо поместить в воду отдельно алюминий и отдельно железо. Уверен, что железо заржавеет без контакта с алюминием (вода деионизированная). И ещё, визуально оценить наличие коррозии алюминия не так просто, ввиду плотности его оксидной пленки. Из-за этой же плёнки нет гарантии, что был обеспечен хороший контакт железа и алюминия. И наконец, если сможете, проверте ЭДС между металлами в воде.

И насчет стальной трубы не согласен, т.к. два года назад сам делал дома железный водослив. желоба крепил алюминевыми заклепками. Этим летом поменял слив на пластиковый, т.к. заклепки стали отваливаться.

[sharpneedles]

Я не специалист по коррозии, но хочется заметить, что для полноты эксперимента необходимо поместить в воду отдельно алюминий и отдельно железо. Уверен, что железо заржавеет без контакта с алюминием (вода деионизированная).

Конечно заржавеет. Но речь ведь не о том, способствует ли алюминий коррозии железа - речь о том, что не всегда термодинамическая возможность коррозии будет соответствовать действительности. Речь именно о двух, так или иначе контактирующих, металлах и, по сути, эта иллюстрация является опровержением утверждения, что фактически будет корродировать алюминий.

Экспериментом я бы называть это не стал - так, небольшой и несерьезный опыт на скорую руку. Устраивать эксперимент по всем правилам (со съемом поляризационыых кривых) нет смысла, вполне хватит и такого.

И ещё, визуально оценить наличие коррозии алюминия не так просто, ввиду плотности его оксидной пленки.

Напротив, достаточно легко. Визульно изменение поверхности - помутнение и потемнение - весьма заметно.

Из-за этой же плёнки нет гарантии, что был обеспечен хороший контакт железа и алюминия. И наконец, если сможете, проверте ЭДС между металлами в воде.

Оксидная пленка особым препятствием не является, уверяю вас.

И насчет стальной трубы не согласен, т.к. два года назад сам делал дома железный водослив. желоба крепил алюминевыми заклепками. Этим летом поменял слив на пластиковый, т.к. заклепки стали отваливаться.

При введении депассиваторов в коррозионную среду - например, хлорид-анионов - следов ржавчины в аналогичном опыте я не наблюдал, а вот гранулы визуально изменились и покрылись пузырьками газа (водорода).

Что у вас попадало на заклепки с дождевой водой, которую деионизированной никак не назовешь - не известно, но депассиваторов коррозии алюминия в ней явно было предостаточно.

[mypucm]

И наконец, если сможете, проверте ЭДС между металлами в воде.

Ни на железе, ни тем более на алюминии при контакте с водными растворами электрохимическое равновесие не устанавливается. Называть измеренную величину ЭДС поэтому нет оснований. Померить-то, конечно, можно все, но как Вы собираетесь интерпретировать результат таких измерений?

[jon1]

to sharpneedles: И всё же в Вашем опыте на скорую руку железо корродировало не зависимо от контакта с алюминием. Вы сами написали полуреакции, в которых алюминий не учавствует. С этим Вы согласны?

если да, то и термодинамическая возможность коррозии соответствует действительности, т.к. в данных условиях возможности коррозии для алюминия нет, ввиду наличия защитной плёнки. В растворе щелочи, кислоты или солей картина была бы другая (как Вы верно заметили с хлорид- ионами).

Оксидная пленка является препятствием для образования гальванической пары, т.к. при наличии углекислого газа делает алюминий "полупроводником". Таким образом, утверждение, что в данном опыте был контакт двух металлов - не верное, отсюда и выводы не верные.

TO mypucm: интерпритация величины ЭДС будет зависеть от измеренной ЭДС. Не исключено, что в начальный период будет растворяться алюминий, а после обрастания его пленкой будет растворяться железо.

Я думаю, что разрешить вопрос может время. через месяц взвесить гвоздь и гранулы алюминия и сказать кто из них корродирует, а кто не очень.

По поводу клепок необходимо добавить, что наиболее вероятной причиной выхода их из строя был ветер, который шатал водосливы и видимо клепки просто перетерлись.

[sharpneedles]

Ни на железе, ни тем более на алюминии при контакте с водными растворами электрохимическое равновесие не устанавливается.

Равновесных потенциалов и не будет - будут стационарные.

Называть измеренную величину ЭДС поэтому нет оснований.

Это еще почему?

Померить-то, конечно, можно все, но как Вы собираетесь интерпретировать результат таких измерений?

Действительно. По-моему, проще установить полярность электродов - и все дела.

[sharpneedles]

И всё же в Вашем опыте на скорую руку железо корродировало не зависимо от контакта с алюминием.

Я все-таки буду утверждать обратное и речь, кстати, о том, что алюминий в действительности в указанных условиях не является протектором для железа.

Вы сами написали полуреакции, в которых алюминий не учавствует.

Это повод считать, что гальванопары как таковой нет, я правильно понимаю?

термодинамическая возможность коррозии соответствует действительности, т.к. в данных условиях возможности коррозии для алюминия нет, ввиду наличия защитной плёнки.

Термодинамическую возможность коррозии оценивают путем сравнения стандартного потенциала металла и водородного или кислородного электрода - в зависимости от условий. Термодинамически коррозия алюминия с кислородной деполяризацией в нейтральной среде как раз-таки возможна, но в действительности этого не происходит.

В растворе щелочи, кислоты или солей картина была бы другая (как Вы верно заметили с хлорид- ионами).

Заметил, да...

Таким образом, утверждение, что в данном опыте был контакт двух металлов - не верное, отсюда и выводы не верные.

Обратите внимание на описание опыта с введением в коррозионную среду депассиватора.

Кстати, при проверке на контакт мультиметр практически всегда выдает звуковой сигнал.