Химия и технология лакокрасочных покрытий

ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ КОРРОЗИИ

Коррозия - процесс разрушения металлов при химическом или электрохимическом воздействии окружающей среды. Это самопро­извольный процесс, связанный с переходом системы металл - среда в более термодинамически устойчивое состояние, поэтому его проте­кание можно контролировать по изменению поверхностной энергии Гиббса. Особенность коррозии - ее гетерогенный характер. Она вы­зывается воздействием на металл жидких или газообразных продук­тов и, как любой гетерогенный процесс, начинается с поверхности раздела фаз. Наиболее распространены и уязвимы в коррозионном отношении черные металлы, однако большое внимание приходится уделять защите цветных и даже редких металлов.

Слоя, который придает ему адсорбционную пассивность. Пассивность металлов - состояние относительно высокой коррозионной стойко­сти, вызванное торможением анодного процесса электрохимической коррозии. Такое состояние характеризуется: 1) резким уменьшением скорости коррозии, которая обычно постоянна во времени, и 2) зна­чительным смещением потенциала металла в положительную сторо­ну, например для железа от -0,2 до +1,0 В, для хрома от -0,4 до +0,9 В.

Существует ряд теорий, объясняющих пассивное состояние ме­таллов: пленочная, адсорбционная, кинетическая, электронных кон­фигураций.

Пленочная теория объясняет пассивное состояние металлов об­разованием тончайшей (порядка 10-10—10-8 м) защитной фазовой пленки. Это сплошная, бесцветная стекловидная пленка оксида, от­личающаяся хорошей электронной, но плохой ионной проводимо­стью.

Согласно Адсорбционной теории пассивное состояние достигается образованием на поверхности металла слоя из адсорбированного кислорода толщиной 5-10 нм. Адсорбированный кислород насыща­ет валентности наиболее активных поверхностных атомов металла и снижает его поверхностную энергию. Изменение энергии поверхно­сти при полном ее покрытии адсорбированным монослоем составля­ет 3,8 • 10”12 эрг на электрон, что соответствует 2,37 эВ.

Кинетическая теория связывает явление пассивности с затрудне­ниями в протекании анодного процесса растворения металла вслед­ствие образования в поверхностном слое устойчивого твердого рас­твора металл - кислород.

Согласно Теории электронных конфигураций возникновение пас­сивного состояния - результат неукомплектованности электронами внутренних оболочек металлов, имеющих незаполненные ^-уровни. Неукомплектованность возникает вследствие химической адсорбции кислорода или другого окислителя, которая сопровождается погло­щением электронов, понижением их плотности в поверхностных слоях металла. Установлено, что способность оксидного слоя пасси­вировать металлы зависит от его полупроводниковых свойств.

Указанные теории пассивности относятся к металлам, находя­щимся в кристаллическом состоянии. В настоящее время получены металлы, в том числе железо, имеющие аморфное строение, пассив­ность которых значительно выше, чем кристаллических.

Пассивный слой на черных металлах создается в основном за счет оксидов Ре203, Ре304 и РеО • ОН. Защитными свойствами могут обладать только сплошные оксидные слои. Условием сплошности является превышение объема оксида Уок над объемом металла УМе,

Из которого он получен. Пассивируются в основном поливалентные металлы, для которых соблюдается условие:

2,5 > V0JVmc > 1-

Для щелочных и щелочноземельных металлов, за исключением бериллия, это условие не выполняется и пассивация не проявляется. В пассивное состояние металлы могут быть переведены не только в результате взаимодействия с кислородом воздуха, но и при активи­рованной адсорбции (хемосорбции) ионов, в первую очередь таких анионов, как NO3, N02, CrO^-, WO4”, а также при воздействии на ме­талл электрического тока в среде электролитов.

Пассивность оказывает определяющее влияние на коррозионное поведение металлов. Достаточно отметить, что высокая коррозион­ная стойкость ряда металлов, например титана, обусловлена исклю­чительно их пассивностью. Большинство металлов, способных к са - мопассивации, хорошо сохраняются в атмосфере невысокой влаж­ности (иногда до 40-70 %). Коррозия наступает лишь тогда, когда равновесие нарушается и происходит изменение фазового или хи­мического состава пассивного слоя.