Установите термодинамическую вероятность протекания электрохимической коррозии при механическом повреждении сплошности анодного покрытия на стальном изделии во влажной атмосфере воздуха. Запишите схему коррозионной гальванопары, уравнения анодного и катодного процессов. Укажите вид и состав конечного продукта коррозии. Надежна ли защита при помощи анодного покрытия?
Решение
Термодинамическая вероятность протекания электрохимической коррозии при восстановлении кислорода на катоде определяется неравенством ЕMe < EO2
Потенциал анодного покрытия (цинка)
Zn - 2e- → Zn2+ Eo = -0.763 В
Потенциал окислителя
О2 + 2Н2О + 4е– = 4ОН–Е = 0,816 В
Потенциал металла меньше потенциала окислителя, коррозия идет.
Пара металлов находится во влажном воздухе, который является электропроводящей средой, следовательно, будет протекать электрохимическая коррозия. При нарушении покрытия образуется гальванический элемент
.
Потенциалы металлов составляющих гальваническую пару:
Zn - 2e- → Zn2+ Eo = -0.763 В
Fe - 2e- → Fe2+ Eo = -0.440 В
Составим схему коррозионного гальванического элемента:
Zn │ H2O, O2 │ Fe
Вода – это нейтральная среда, поэтому окислителем (деполяризатором) является кислород – О2 воздуха. Следовательно, в этой схеме будет протекать электрохимическая коррозия с кислородной деполяризацией.
Цинк имеет меньший (-0,763 B) потенциал, чем железо (-0,44 B), поэтому в гальваническом элементе железо будет катодом (окислителем), цинк – анодом (восстановителем).
Электроны двигаются от цинка к железу.
Запишем электронные уравнения процессов коррозии, протекающих на электродах, и составим суммарное уравнение процессов коррозии.
Анодный процесс – окисление металла
(-) Анод: Zn - 2e- → Zn2+
Катодный процесс – восстановление кислорода
(+) (K) O2 + 2H2O + 4e- =4OH-
Суммарное уравнение процесса:
2Zn0 + O2 + 2H2O = 2Zn2+ + 4OH-
Составим молекулярное уравнение процесса коррозии окислительно-восстановительной реакции, протекающей при коррозии:
2Zn + O2 + 2H2O = 2Zn(OH)2
Вывод: коррозировать будет цинк