Коррозионная характеристика основных конструкционных металлов и сплавов
1)На основании расчетов укажите, какой тип катодной деполяризации возможен для пары металлов Pb и Sn, если процесс происходит при рН=12, комнатной температуре и следующих парциальных давлениях водорода и кислорода PH2=100000 и РО2=5000 Па. Запишите анодные и катодные процессы.
2)При каком парциальном давлении кислорода процесс коррозии становится не возможным для металла вашей пары с более положительным значением стандартного электродного потенциала
3)При расчетах пользуйтесь таблицей 2
E0( Sn2+/Sn ) = - 0,14B E0( Pb2+/Pb ) = - 0,13B
Решение
В металлической конструкции, состоящий из разных металлов, корродировать может только металл с самым отрицательным значением потенциала.
E0( Sn2+/Sn ) = - 0,14B E0( Pb2+/Pb ) = - 0,13B
Так как E0( Sn2+/Sn ) < E0( Pb2+/Pb ) то в образующейся гальванической паре анодом будет олово, а катодом – свинец.
По уравнению Нернста определим равновесные потенциалы вероятных окислителей ( Н+ и О2):
Равновесный потенциал кислородного электрода рассчитывается по уравнению: при рН или = 7
Е ( О2/ОН-) = Е0 ( О2/ОН-) + lg pО2 0,059pH,
где pО2 парциальное давление кислорода, РО2=5000 Па
E О2/ОH- =1,23 +0,0147· lg –0,059pH =
= 1,23 + 0,0147*3,7 – 0,059*12 =0,576 В (если коррозия протекает по типу кислородной деполяризации)
Равновесный потенциал водородного электрода рассчитывается по уравнению: при рН или = 7
Е ( Н+/ Н2 ) = - 0,0295lg PH2 – 0,059pH =
= -0.0295lg105 – 0,059*12 = -0,856B ( если коррозия протекает по типу водородной деполяризации)
Определяем по какому типу протекает коррозия, рассчитав значение ЭДС по формуле ЭДС = E О2/ОH- E0( Sn2+/Sn ) если ЭДС 0, следовательно, коррозия будет проходить.
ЭДС1 = 0,576 (0, 14) = 0,716 В, ЭДС1 0, следовательно, коррозия по типу кислородной деполяризации протекает.
ЭДС2 = Е ( Н+/ Н2 ) - E0( Sn2+/Sn ) , если 2 0, следовательно, коррозия будет проходить.
ЭДС2 = 0,856 (0,14) = 0,725 В, ЭДС 2 < 0, следовательно коррозия по типу водородной деполяризации не протекает.
Следовательно ,возможной будет только коррозия олова под действием кислорода:
A– : Sn → Sn2+ + 2e .
K+ : O2 + 2H2O + 4e → 4OH– .
Суммарная реакция коррозии с учетом электролитов будет выглядеть следующим образом:
2 Sn + O2 + 2 H2O 2 Sn(OH)2
2) Рассчитываем при каком парциальном давлении кислорода процесс коррозии становится не возможным для металла вашей пары с более положительным значением стандартного электродного потенциала
E0( Pb2+/Pb ) = - 0,13B
ЭДС = E О2/ОH- - E0( Pb2+/Pb )
Процесс коррозии становится не возможным
ЭДС< 0E О2/ОH- < E0( Pb2+/Pb )
E О2/ОH- =1,23 +0,0147· lg –0,059pH =
1,23 + 0,0147· lg – 0,059*12 =1,23 – 0,708 +0,0147· lg =
= 0,522 +0,0147· lg
0,522 +0,0147· lg < ( -0,13)
lg < ( - 0,13 – 0,522) /0,0147 = -44
< 10-44 Па