Исследование работы коррозионных элементов

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

Рассмотренный ранее процесс электрохимической коррозии с его дифференциацией на анодную стадию ионизации металла и катодную стадию электрохимического восстановления, присутствующего в растворе деполяризатора может быть представлен поляризационной диаграммой (см. рис. 2 ). На этой диаграмме ∆ Е° = Е⁰_к – Е⁰_а означает начальную разность потенциалов катодных и анодных участков, а кривые, проходящие через точки Е⁰_к и Е⁰_а соответственно, характеризуют зависимость потенциалов катодных и анодных участков от силы тока, т. е. являются кривыми катодной и анодной поляризации. Они пересекаются в точке, абсцисса которой определяет максимальную силу тока коррозионного элемента i_m_ах, для которой ранее было выведено уравнение (7).

Поляризационная диаграмма коррозионного процесса дает возможность установить не только значение максимальной силы тока и отвечающей ему стационарный потенциал, но и позволяет оценить влияние анодной и катодной стадий на скорость коррозии. В тех случаях, когда электропроводность коррозионной среды мала, она позволяет определить роль омического фактора. Количественное влияние катодной и анодной стадий на скорость коррозионного процесса, а также роль омического фактора могут быть выражены с помощью так называемой степени катодного, анодного и омического контроля, соответственно обозначаемых через С_к, С_а и С_R . Все три величины определяются следующим образом:

(11)

(12)

(13)

где ∆ Е_к и ∆ Е_а — соответственно смещение потенциала работающего катода и анода от их начальных значений при данной силе тока; iR — падение напряжения на омическом сопротивлении электролита между катодными и анодными участками.

Степень омического контроля (см. рис. 2 ) равна нулю при полной заполяризованности коррозионного элемента, когда сила тока i = i_max. Скорость коррозии металла при этом определяется лишь начальной разностью потенциалов и поляризационными характеристиками катодной и анодной стадий.

В общем случае скорость коррозии зависит не только от катодной и анодной поляризаций, но и от омического сопротивления коррозионной среды. Поэтому для каждого данного коррозионного процесса характерно вполне определенное соотношение между величинами С_к, С_а и С_R.

Следует выделять три наиболее типичных случая:

а) катодный контроль: ∆ Е_к ≈ ∆ Е° , С_к → 100%. Коррозия металлов в нейтральных средах, как и рассмотренная в предыдущей работе кислотная коррозия чистого цинка, происходит с преобладающим катодным контролем;

б) анодный контроль: ∆ Е_а ≈ ∆ Е° , С_а → 100%. Полный или преобладающий анодный контроль имеет место при коррозии в окислительных средах алюминия, нержавеющей стали и ряда других легко пассивирующихся металлов;

в) омический контроль iR ≈ ∆ Е° , С _R → 100%. Коррозия при омическом контроле протекает в средах с очень низкой проводимостью.

Наряду с указанными примерами полного или преобладающего контроля скорости коррозии каким-либо одним фактором встречаются случаи смешанного контроля. Этим и определяется необходимость точной оценки степени контроля каждого фактора для характеристики работы коррозионного элемента. На практике такие определения могут быть проведены на модели коррозионного элемента с электродами макроскопических размеров. Электрическая схема установки для этой работы приведена на рис. 6. Основная часть установки — коррозионный элемент, состоящий из двух электродов, помещенных в ячейку. Электроды изготовлены из различных металлов (если преследуется цель моделирования процессов структурной коррозии гетерофазного сплава); они могут состоять также из одного и того же материала, но тогда различаться должна либо подготовка поверхности электродов, либо состав среды. Оба электрода коррозионной пары последовательно замкнуты на переменное сопротивление R и токоизмеряющий прибор (микро- или миллиамперметр). В процессе работы коррозионной пары потенциалы электродов измеряют с помощью потенциометра или же регистрируют на автоматическом электронном самописце.

Рис.6. Установка для исследования работы коррозионного элемента

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Приготовление растворов.

Раствор 0, 5 н. NaCl: 29, 25 г NaCl на 1 л H₂O.

Насыщенный раствор KCl: 25 г KCl на 25 мл H₂O.

«Солевой мостик»: В 10%-ом р-ре KCl растворяют 1 г агар-агара при нагревании до кипения. Горячий р-р наливают в П-образную стеклянную трубку. После полного застывания агар-агара «солевой мостик» готов к использованию.

Подготовка электродов.

Электроды перед каждым опытом зачищают наждачной бумагой, промывают дистиллированной водой, высушивают фильтровальной бумагой и затем обезжиривают спиртом.

Методика эксперимента.

Собирают коррозионный элемент: пару Cd – Cu и Sn – Cu. В качестве коррозионной среды служит р-р 0, 5н NaCl. Первоначально коррозионный элемент остаётся разомкнутым и потенциалы его электродов в течение некоторого времени измеряются на иономере до установления стационарного значения (результаты измерений заносят в табл.3 ) Найденные таким путём стационарные значения разомкнутой пары представляют собой Е_к^о и Е_а^о. В дальнейшем коррозионный элемент замыкают на полное сопротивление магазина R. В конечном счёте элемент будет замкнут накоротко на токоизмерительный прибор. В ходе эксперимента выбирают определённую выдержку для каждого отсчёта силы тока и потенциалов обоих электродов, порядка 2 – 3 мин.

Таблица 3

⇐ Предыдущая 1 23