К химическим свойствам следует отнести способность металлов сопротивляться окислению или вступать в соединения с различными веществами: кислородом воздуха, влагой (металлы, соединяясь с кислородом и водой, образуют основания (щелочи)), углекислотой, и д.р. Чем лучше металл вступает в соединения с другими элементами, тем легче он разрушается. Химическое разрушение металлов под действием окружающей среды при обыкновенной температуре называется коррозией металлов .

К химическим свойствам металлов относится способность образовывать окалину при нагреве в окислительной атмосфере, а также растворяться в различных химически активных жидкостях: кислотах, щелочах и т.п. Металлы, стойкие к окислению при сильном нагреве, называются жаростойкими (окалиностойкими).

Способность металлов сохранять в условиях высоких температур свою структуру, не размягчаться и не деформироваться под воздействием нагрузки называется жароупорностью.

Сопротивление металлов коррозии, окалинообразованию и растворению определяется по изменению веса испытуемых образцов на единицу поверхности за единицу времени.

Коррозия металлов . Словом «коррозия» (по-латыни – «разъедание») принято обозначать широко известные явления, заключающиеся в ржавлении железа, покрытие меди зеленым слоем окиси и тому подобных изменениях металлов.

В результате коррозии металлы частично или полностью разрушаются, качество изделий ухудшается, и они могут оказаться непригодными для использования.

Большинство металлов встречается в природе в виде соединений с другими элементами, например, железо – в виде Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeCO 3 , медь – в виде CuFeS 2 , Cu 2 S, алюминий – в виде Al 2 O 3 , и т.д. В результате металлургических процессов устойчивая связь металлов с веществами, имевшаяся в природном состоянии, нарушается, но она восстанавливается в условиях соединения металлов с кислородом и другими элементами. В этом заключается причина возникновения коррозии.

Разработка теории коррозии является заслугой русских ученых В.А.Кистяковского, Г.В.Акимова, Н.А.Изгарышева и д.р. по мнению исследователей явлений коррозии, существуют два вида коррозии: электрохимическая и химическая коррозия.

Электрохимической коррозией (Рис.13.) называется процесс разрушения металлов при соприкосновении с жидкостями, проводящими электрический ток (электролитами), т.е. с кислотами, щелочами, растворами солей в воде, водой с растворенным в ней воздухом. Происходящие здесь явления подобны тем, которые можно наблюдать в гальваническом элементе. В стали, например, гальванический элемент образует карбид железа и феррит. В электролитах карбид остается неизменным, феррит же растворяется и дает с веществом электролита ржавчину – продукт коррозии.

О поведении различных металлов в электролитах можно судить по занимаемому ими месту в ряду напряжений: калий, кальций, магний, алюминий, марганец, цинк, хром, железо, кадмий, кобальт, никель, олово, свинец, водород, сурьма, висмут, медь, ртуть, серебро, золото. В приведенном ряду металлы расположены по величине нормального электрического потенциала (т.е. полученного при погружении металла в нормальный раствор его соли) по отношению к водороду. Каждый металл этого ряда в паре с другим в электролитах образует гальванический элемент, причем разрушаться будет тот металл, который в ряду располагается левее. Так, в паре медь – цинке разрушается цинк. Ряд напряжений имеет весьма большое практическое значение: он указывает на опасность располагать в непосредственном соприкосновении разнородные металлы, так как этим создаются условия для образования гальванического элемента и разрушения одного из металлов, левее располагающегося в ряду напряжений.

Рис.13. Схема, иллюстрирующая процесс электрохимической коррозии. На одном полюсе растворяется (корродирует) неблагородный металл, на другом – выделяется водород.

Химической коррозией называется разрушение металлов и сплавов в сухих газах при высокой температуре и в жидкостях, не имеющих свойств электролитов, например, в масле, бензине, расплавленных солях и д.р. При химической коррозии под действием кислорода воздуха металлы покрываются тончайшим слоем окислов. При химической коррозии металл подвергается не всегда только поверхностному разрушению, но коррозия проникает и в глубину металла, образуя очаги или располагаясь по границам зерен. (пример. Серебряные предметы со временем темнеют, потому что в воздухе содержаться газообразные соединения серы, которые вступают в химическую реакцию с серебром. Образующийся при этом сульфид серебра остается на поверхности изделий в виде коричневатой или черной пленки.)

Меры борьбы с коррозией металлов.

металлические покрытия – это нанесение на металле тонкого слоя другого металла, обладающего большой антикоррозионной стойкостью. Металлические покрытия наносят следующими способами: горячим, гальваническим, диффузионным, металлизацией и д.р.

При горячем способе изделие погружают в ванну с расплавленным металлом: цинком (цинкование), оловом (лужение), свинцом (свинцование).

Гальванический способ заключается в том, что на поверхность изделия наносят тонкий слой (от 0,005 до 0,03мм) металла при электролизе раствора солей цинка, олова, никеля, хрома и д.р.

Диффузионный способ состоит в поглощении поверхностью металла защитного металла, проникающего в него при высоких температурах.

Металлизация (распыление) – нанесение тонкого слоя расплавленного металла на изделие специальным пистолетом – электрометаллизатором.

Плакирование – покрытие листов металлав процессе прокатки тонким слоем другого металла, более устойчивого в отношении коррозии.

Химические покрытия (оксидирование или фосфотирование) заключаются в том, что на поверхности металла искусственно создают оксидные плотные пленки, хорошо сопротивляющиеся коррозии, с последующим покрытием маслами или красками.

Окраска (покрытие красками, лаками и эмалями) – самый простой и распространенный способ предохранения изделий от коррозии.

Смазка предохраняет металлические изделия от коррозии. Смазку маслом широко применяют для защиты от коррозии вращающихся и движущихся частей станков и машин.

Электрохимическая защита (Рис.14.) (катодная защита). Коррозионная защита одного металла при помощи «жертвенного» анода-протектора из другого металла (основана на положении металла в электрохимическом ряду напряжения металлов).

Рис.14. Методы катодной защиты от коррозии: с «жертвенным» анодом – протектором (а); с вспомогательным анодом и внешним источником тока (б).

Материалы из металлов под химическим или электрохимическим воздействием окружающей среды подвергаются разрушению, которое называется коррозией. Коррозия металлов вызывается , в результате которых металлы переходят в окисленную форму и теряют свои свойства, что приводит в негодность металлические материалы.

Можно выделить 3 признака, характеризующих коррозию:

• Коррозия – это с химической точки зрения процесс окислительно-восстановительный.
• Коррозия – это самопроизвольный процесс, возникающий по причине неустойчивости термодинамической системы металл – компоненты окружающей среды.
• Коррозия – это процесс, который развивается в основном на поверхности металла. Однако, не исключено, что коррозия может проникнуть и вглубь металла.

Виды коррозии металлов

Наиболее часто встречаются следующие виды коррозии металлов :

1. Равномерная – охватывает всю поверхность равномерно
2. Неравномерная
3. Избирательная
4. Местная пятнами – корродируют отдельные участки поверхности
5. Язвенная (или питтинг)
6. Точечная
7. Межкристаллитная – распространяется вдоль границ кристалла металла
8. Растрескивающая
9. Подповерхностная

Основные виды коррозии

С точки зрения механизма коррозионного процесса можно выделить два основных типа коррозии: химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия металлов

Химическая коррозия металлов — это результат протекания таких химических реакций, в которых после разрушения металлической связи, атомы металла и атомы, входящие в состав окислителей, образуют . Электрический ток между отдельными участками поверхности металла в этом случае не возникает. Такой тип коррозии присущ средам, которые не способны проводить электрический ток – это газы, жидкие неэлектролиты.

Химическая коррозия металлов бывает газовой и жидкостной.

Газовая коррозия металлов – это результат действия агрессивных газовых или паровых сред на металл при высоких температурах, при отсутствии конденсации влаги на поверхности металла. Это, например, кислород, диоксид серы, сероводород, пары воды, галогены. Такая коррозия в одних случаях может привести к полному разрушению металла (если металл активный), а в других случаях на его поверхности может образоваться защитная пленка (например, алюминий, хром, цирконий).

Жидкостная коррозия металлов – может протекать в таких неэлектролитах, как нефть, смазочные масла, керосин и др. Этот тип коррозии при наличии даже небольшого количества влаги, может легко приобрести электрохимический характер.

При химической коррозии скорость разрушения металла пропорциональна и той скорости с которой окислитель проникает сквозь пленку оксида металла, покрывающую его поверхность. Оксидные пленки металлов могут проявлять или не проявлять защитные свойства, что определяется сплошностью.

Сплошность такой пленки оценивают величине фактора Пиллинга-Бэдвордса: (α = V ок /V Ме) по отношению объема образовавшегося оксида или другого какого-либо соединения к объему израсходованного на образование этого оксида металла

α = V ок /V Ме = М ок ·ρ Ме /(n·A Me ·ρ ок) ,

где V ок — объем образовавшегося оксида

V Ме — объем металла, израсходованный на образование оксида

М ок – молярная масса образовавшегося оксида

ρ Ме – плотность металла

n – число атомов металла

A Me — атомная масса металла

ρ ок — плотность образовавшегося оксида

Оксидные пленки, у которых α < 1 , не являются сплошными и сквозь них кислород легко проникает к поверхности металла. Такие пленки не защищают металл от коррозии. Они образуются при окислении кислородом щелочных и щелочно-земельных металлов (исключая бериллий).

Оксидные пленки, у которых 1 < α < 2,5 являются сплошными и способны защитить металл от коррозии.

При значениях α > 2,5 условие сплошности уже не соблюдается , вследствие чего такие пленки не защищают металл от разрушения.

Ниже представлены значения α для некоторых оксидов металлов

металл	оксид	α	металл	оксид	α
K	K 2 O	0,45	Zn	ZnO	1,55
Na	Na 2 O	0,55	Ag	Ag 2 O	1,58
Li	Li 2 O	0,59	Zr	ZrO 2	1.60
Ca	CaO	0,63	Ni	NiO	1,65
Sr	SrO	0,66	Be	BeO	1,67
Ba	BaO	0,73	Cu	Cu 2 O	1,67
Mg	MgO	0,79	Cu	CuO	1,74
Pb	PbO	1,15	Ti	Ti 2 O 3	1,76
Cd	CdO	1,21	Cr	Cr 2 O 3	2,07
Al	Al 2 ­O 2	1,28	Fe	Fe 2 O 3	2,14
Sn	SnO 2	1,33	W	WO 3	3,35
Ni	NiO	1,52

Электрохимическая коррозия металлов

Электрохимическая коррозия металлов – это процесс разрушения металлов в среде различных , который сопровождается возникновением внутри системы электрического тока.

При таком типе коррозии атом удаляется из кристаллической решетки результате двух сопряженных процессов:

• Анодного – металл в виде ионов переходит в раствор.
• Катодного – образовавшиеся при анодном процессе электроны, связываются деполяризатором (вещество — окислитель).

Сам процесс отвода электронов с катодных участков называется деполяризацией, а вещества способствующие отводу – деполяризаторами.

Наибольшее распространение имеет коррозия металлов с водородной и кислородной деполяризацией .

Водородная деполяризация осуществляется на катоде при электрохимической коррозии в кислой среде

2H + +2e — = H 2 разряд водородных ионов

2H 3 O + +2e — = H 2 + 2H 2 O

Кислородная деполяризация осуществляется на катоде при электрохимической коррозии в нейтральной среде

O 2 + 4H + +4e — = H 2 O восстановление растворенного кислорода

O 2 + 2H 2 O + 4e — = 4OH —

Все металлы, по их отношению к электрохимической коррозии , можно разбить на 4 группы, которые определяются величинами их :

1. Активные металлы (высокая термодинамическая нестабильность) – это все металлы, находящиеся в интервале щелочные металлы — кадмий (Е 0 = -0,4 В). Их коррозия возможна даже в нейтральных водных средах, в которых отсутствуют кислород или другие окислители.
2. Металлы средней активности (термодинамическая нестабильность) – располагаются между кадмием и водородом (Е 0 = 0,0 В). В нейтральных средах, в отсутствии кислорода, не корродируют, но подвергаются коррозии в кислых средах.
3. Малоактивные металлы (промежуточная термодинамическая стабильность) – находятся между водородом и родием (Е 0 = +0,8 В). Они устойчивы к коррозии в нейтральных и кислых средах, в которых отсутствует кислород или другие окислители.
4. Благородные металлы (высокая термодинамическая стабильность) – золото, платина, иридий, палладий. Могут подвергаться коррозии лишь в кислых средах при наличии в них сильных окислителей.

Электрохимическая коррозия может протекать в различных средах. В зависимости от характера среды выделяют следующие виды электрохимической коррозии:

• Коррозия в растворах электролитов — в растворах кислот, оснований, солей, в природной воде.
• Атмосферная коррозия – в атмосферных условиях и в среде любого влажного газа. Это самый распространенный вид коррозии.

Например, при взаимодействии железа с компонентами окружающей среды, некоторые его участки служат анодом, где происходит окисление железа, а другие – катодом, где происходит восстановление кислорода:

А: Fe – 2e — = Fe 2+

K: O 2 + 4H + + 4e — = 2H 2 O

Катодом является та поверхность, где больше приток кислорода.

• Почвенная коррозия – в зависимости от состава почв, а также ее аэрации, коррозия может протекать более или менее интенсивно. Кислые почвы наиболее агрессивны, а песчаные – наименее.
• Аэрационная коррозия — возникает при неравномерном доступе воздуха к различным частям материала.
• Морская коррозия – протекает в морской воде, в связи с наличием в ней растворенных солей, газов и органических веществ.
• Биокоррозия – возникает в результате жизнедеятельности бактерий и других организмов, вырабатывающих такие газы как CO 2 , H 2 S и др., способствующие коррозии металла.
• Электрокоррозия – происходит под действием блуждающих токов на подземных сооружениях, в результате работ электрических железных дорог, трамвайных линий и других агрегатов.

Методы защиты от коррозии металла

Основной способ защиты от коррозии металла – это создание защитных покрытий – металлических, неметаллических или химических.

Металлические покрытия.

Металлическое покрытие наносится на металл, который нужно защитить от коррозии, слоем другого металла, устойчивого к коррозии в тех же условиях. Если металлическое покрытие изготовлено из металла с более отрицательным потенциалом (более активный) , чем защищаемый, то оно называется анодным покрытием . Если металлическое покрытие изготовлено из металла с более положительным потенциалом (менее активный), чем защищаемый, то оно называется катодным покрытием .

Например, при нанесении слоя цинка на железо, при нарушении целостности покрытия, цинк выступает в качестве анода и будет разрушаться, а железо защищено до тех пор, пока не израсходуется весь цинк. Цинковое покрытие является в данном случае анодным .

Катодным покрытием для защиты железа, может, например, быть медь или никель. При нарушении целостности такого покрытия, разрушается защищаемый металл.

Неметаллические покрытия.

Такие покрытия могут быть неорганические (цементный раствор, стекловидная масса) и органические (высокомолекулярные соединения, лаки, краски, битум).

Химические покрытия.

В этом случае защищаемый металл подвергают химической обработке с целью образования на поверхности пленки его соединения, устойчивой к коррозии. Сюда относятся:

оксидирование – получение устойчивых оксидных пленок (Al 2 O 3 , ZnO и др.);

фосфатирование – получение защитной пленки фосфатов (Fe 3 (PO 4) 2 , Mn 3 (PO 4) 2);

азотирование – поверхность металла (стали) насыщают азотом;

воронение стали – поверхность металла взаимодействует с органическими веществами;

цементация – получение на поверхности металла его соединения с углеродом.

Изменение состава технического металла также способствует повышению стойкости металла к коррозии. В этом случае в металл вводят такие соединения, которые увеличивают его коррозионную стойкость.

Изменение состава коррозионной среды (введение ингибиторов коррозии или удаление примесей из окружающей среды) тоже является средством защиты металла от коррозии.

Электрохимическая защита основывается на присоединении защищаемого сооружения катоду внешнего источника постоянного тока, в результате чего оно становится катодом. Анодом служит металлический лом, который разрушаясь, защищает сооружение от коррозии.

Протекторная защита – один из видов электрохимической защиты – заключается в следующем.

К защищаемому сооружению присоединяют пластины более активного металла, который называется протектором . Протектор – металл с более отрицательным потенциалом – является анодом, а защищаемое сооружение – катодом. Соединение протектора и защищаемого сооружения проводником тока, приводит к разрушению протектора.

Категории ,

Коррозией обычно называют самопроизвольное разрушение металлов в результате их химического и электрохимического взаимодействия с внешней средой и преобразование их в устойчивые соединения (оксиды, гидроксиды, соли).

Собственно говоря, коррозия представляет собой совокупность окислительно-восстановительных процессов, которые происходящие при контакте металлов с агрессивной средой, что приводит к разрушение металлических изделий. Под агрессивной средой имеют в виду окисную атмосферу (присутствие кислорода в атмосфере Земли делает ее окисной), особенно в присутствии воды или растворов электролитов.

По механизму процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металлов. Химическая коррозия представляет собой обычную химическую реакцию между атомами металлов и различных окислителей. Примерами химической коррозии является высокотемпературное окисление металлов кислородом, окисления поверхности алюминия на воздухе, взаимодействие металлов с хлором, серой, сероводородом H 2 S и др.

Электрохимическая коррозия протекает в растворах, то есть, в основном, при контакте металлов с растворами электролитов, особенно в тех случаях, когда металлы находятся в контакте с менее активными металлами. Скорость коррозии существенно зависит от активности металлов, а также от концентрации и природы примесей в воде. В чистой воде металлы почти не подвергаются коррозии, а в контакте с более активными металлами даже в растворах электролитов не коррозируют.

Причина коррозии металлов

Много металлов, включая Железо, находятся в земной коре в виде оксидов. Переход от металла до оксида - энергетически выгодный процесс, иначе говоря, оксиды более устойчивые соединения, чем металлы. Для того чтобы провести обратный процесс и добыть металл из руды, необходимо затратить много энергии, поэтому железо проявляет тенденцию превращаться снова в оксид - как говорят, железо ржавеет. Ржавление - это термин для обозначения коррозии, то есть процесса окисления металлов под действием окружающей среды.

Круговорот металлов в природе можно изобразить с помощью следующей схемы:

Металлические изделия ржавеют том, что сталь, из которой они сделаны, реагирует с кислородом и водой, которые содержатся в атмосфере. При коррозии железа или стали образуются гидратированные формы ферум(ІІІ) оксида различного состава (Fe 2 О 3 ∙ хН 2 О). Оксид проницаемый для воздуха и воды и не образует защитного слоя на поверхности металла. Поэтому коррозия металла продолжается и под слоем ржавчины, которая образовалась.

Когда металлы контактируют с влажным воздухом, они всегда подлежат коррозии, однако на скорость ржавления влияет очень много факторов. Среди них можно назвать такие: наличие примесей в металле; присутствие кислот или других электролитов в растворах, что соприкасаются с поверхностью железа; кислород, который содержится в этих растворах.

Механизм электрохимической коррозии металлической поверхности

В большинстве случаев коррозия представляет собой электрохимический процесс. На поверхности металла образуются электрохимические ячейки, в которых различные участки действуют как области окисления и области восстановления.

Ниже приведены две напівреакції окислительно-восстановительного процесса ржавления:

Суммарное уравнение реакции коррозии железа можно записать так:

Схематично процессы, которые происходят на поверхности железа или стали при контакте с водой, можно представить так:

Концентрация кислорода, растворенного в капле воды, определяет то, какие области на поверхности металла есть местом восстановления, а какие - местом окисления.

По краям капли, где концентрация растворенного кислорода выше, кислород восстанавливается до гидроксид-ионов.

Необходимые для восстановления кислорода электроны перемещаются из центра капли, где они высвобождаются при окислении Железа и где концентрация растворенного кислорода мала. Ионы Железа переходят в раствор. Освобождающиеся электроны по поверхности металла перемещаются к краям капли.

Сказанное выше объясняет, почему коррозия в наибольшей степени проявляется в центре капли воды или под слоем краски: это области, в которые поступление кислорода ограничено. Здесь образуются так называемые «раковины», в которых Железо переходит в раствор.

Ржавчина как таковая возникает в результате последовательности вторичных процессов в растворе, куда диффундируют с поверхности металла ионы Железа и гидроксид-ионы. Защитный слой на поверхности не образуется.

Активность протекание реакции восстановления Кислорода зависит от кислотности среды, поэтому в кислой среде коррозия ускоряется. Любые примісні соли, например, натрий хлорид в брызгах морской воды, способствуют образованию ржавчины, поскольку увеличивают электропроводность воды.

Возможно, проблему коррозии никогда не удастся решить полностью, и больше всего, на что можно рассчитывать,- это замедлить, но не остановить.

Методы защиты от коррозии

На сегодня существует несколько способов предотвращения коррозии.

Отделение металла от агрессивной среды - покраска, смазка маслами, покрытие неактивными металлами или эмалью (И), Приведение поверхности металлов в контакт с более активными металлами (II). Использование веществ, замедляющих коррозию (ингибиторы коррозии), и сплавов, устойчивых к коррозии (III).

I.самый Простой способ защитить сталь от коррозии - это изолировать металл от атмосферного воздуха. Это можно сделать с помощью масляного, жирового смазки или нанесения защитного слоя краски.

Сейчас широко применяют защитные покрытия из органических полимеров. Покрытие можно делать разных цветов, и это достаточно гибкое решение проблемы коррозии. Даже беглый взгляд на вещи, которые окружают нас в быту, дает массу примеров такого решение: холодильник, сушилка для посуды, поднос, велосипед и т.д.

II. Иногда железо покрывают тонким слоем другого металла. Некоторые производители изготавливают кузова автомобилей из стали с гальваническим цинковым покрытием. При такой обработке образуется прочно сцепленный с основой слой цинк оксида, и если гальваническое покрытие не повреждено, оно хорошо защищает от иржи.

Даже если такое покрытие имеет недостатки, стальной корпус машины все же защищен от быстрого разрушения, потому что в этой системе преимущественно корродирует цинк, а не железо, поскольку цинк более активный металл, чем железо. В данном случае цинк приносят в жертву. Одна из самых первых предложений относительно использования протекторных («жертвенных») металлов была сделана в 1824 году для защиты от коррозии металлической обшивки корпусов морских лодок.

Сегодня цинковые блоки используют для защиты от коррозии нефтедобывающих платформ в морях: коррозия из дорогих сложных стальных конструкций переводится на куски металла, которые легко заменить. В чем же заключается принцип такой защиты? Проиллюстрируем его с помощью схемы.

Через определенные промежутки вдоль всей опоры, что находится в море, прикрепленные цинковые блоки. Поскольку цинк более активен, чем железо (расположен левее в электрохимическом ряду напряжений), то преимущественно окисляется цинк, а железная поверхность преимущественно остается нетронутой. В принципе, любой металл, расположенный левее железа в электрохимическом ряду напряжений, может быть использован для защиты стальных изделий.

Аналогичный принцип используют для защиты железобетонных конструкций жилых домов, в которых все железные прутья соединены друг с другом и соединяются с куском магния, зарытым в землю.

III. Очень распространенным решением проблемы защиты от коррозии является использование іржостійких сплавов. Многие со стальных изделий, используемых в быту, особенно те, что находятся в постоянном контакте с водой: кухонная посуда, ложки, вилки, ножи, бак стиральной машины и т.д. - изготовлены из нержавеющей стали, которая не требует дополнительной защиты.

Іржостійку сталь изобрел в 1913 году химик из Шеффилда Гарри Бріарлі. Он исследовал быстрый износ нарезки оружейных стволов и решил попробовать сталь с высоким содержанием хрома, чтобы посмотреть, нельзя в такой способ продолжить жизнь оружия.

Обычно при проведении анализа стали образец растворяли в кислоте. Бріарлі, проводя такой анализ, столкнулся с неожиданными трудностями. Его сталь, с высоким содержанием хрома, не растворялась. Он также заметил, что оставленные в лаборатории образцы сохраняли первоначальный блеск. Бріарлі сразу же сообразил, что он изобрел сталь, устойчивую к коррозии.

Изобретение Гарри Бріарлі наткнулся на некоторые предрассудки. Один из главных производителей металлической посуды в Шеффилде считал саму идею Бріарлі такой, «что противоречит природе», а другой заявил, что «устойчивость к коррозии - не такое уж и большое достоинство ножей, которые по своему назначению требуют чистки после каждого использования». Сегодня мы воспринимаем как должное то, что посуда сохраняет свой блеск и не подвергается воздействию кислот, содержащихся в пище.

Нержав. сталь не поддается коррозии потому, что на ее поверхности образуется пленка хром(III) оксида. В отличие от ржавчины, на этот оксид не действует вода, и он крепко сцепленный с металлической поверхностью. Имея толщину всего несколько нанометров, оксидная пленка невидимая для невооруженного глаза и не скрывает естественный блеск металла. При этом она непроницаема для воздуха и воды и защищает металл. Больше того, если соскоблить поверхностную пленку, она быстро восстановится.

На сожалению, нержавеющая сталь дорога, и мы вынуждены учитывать это при выборе стали для использование. В современной технике чаще всего используют іржостійку сталь такого состава: 74% железа, 18% хрома, 8% никеля.

Поскольку использование нержавеющей стали не всегда экономически оправдано, как и использование защитных слоев смазок и красок, то сегодня довольно часто используют покрытия железных изделий тонким слоем цинка (оцинкованное железо) или олова (луджене железо). Последнее очень часто используют при изготовлении консервов.

Метод защиты консервов покрытием внутренней металлической поверхности оловом предложил англичанин Питер Дюранд. С такой защитой консервы протяжении длительного времени остаются пригодными для еды. К сожалению, производство продуктовых консервов и напитков не лишено трудностей. Различные продукты создают внутри банки разное среда, которая по-разному действует на металл и может вызвать коррозию.

На начале XX века стали выпускать баночное пиво. Однако новый продукт не имел молниеносного успеха, и причиной этого было то, что банки кородували изнутри. Тонкий слой олова, что им покрывали банки, очень редко выходил сплошным. Чаще всего он имел незначительные изъяны. В водном растворе железо окисляется быстрее, чем олово (за более высокую активность). Ионы Железа Fe 2+ растворялись в пиве (которое в целом является неплохим средством от анемии) и придавали напитку привкус металла, а кроме того, уменьшали его прозрачность. Это снижало популярность баночного пива. Впрочем, производителям удалось преодолеть эту проблему после того, как они стали покрывать внутренность банок специальным инертным органическим лаком.

В банках с консервированными фруктами являются органические кислоты, например лимонная кислота. В растворе эти кислоты способствуют связыванию ионов Олова Sn 2+ и тем самым увеличивают скорость растворения оловянного покрытия, поэтому в консервированных фруктах (персики и т.д.) преимущественно олово корродирует. Ионы Олова, которые попадают таким образом в пищу, нетоксичные. Они не изменяют существенно вкусовые качества консервированных фруктов, разве что предоставляют им островатого привкуса. Однако если такую банку хранить слишком долго, могут возникнуть проблемы. Тонкий слой олова, который окисляется, в конце концов разрушится под влиянием органических кислот начнет довольно быстро коррозировать железный слой.

Омский государственный технический университет
Кафедра «Химия»
Новгородцева Л.В.
ОБЩАЯ ХИМИЯ
Химические свойства металлов.
Коррозия металлов.
Лекция
Мультимедийная слайд-лекция
©ОмГТУ, 2014

Распространение металлов в природе

МЕТАЛЛЫ В ПРИРОДЕ. КЛАРК.

Клаа́рковое числоа́ (или кларки элементов, ещё чаще говорят
просто кларк элемента) - числа, выражающие среднее
содержание химических элементов в земной
коре, гидросфере, Земле, космических
телах, геохимических или космохимических системах и др.,
по отношению к общей массе этой системы.
Выражается в % или г/кг.
Наиболее
распространены из
металлов в земной
коре
Алюминий
Al –
8,45 % (масс.)
Железо
Fe -
4,4 % (масс.)
Кальций
Ca -
3,3 % (масс.)
Натрий
Na -
2,6 % (масс.)
Магний
Mg -
2,1 % (масс.)
Титан
Ti -
0,61 % (масс.)

НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛОВ В ПРИРОДЕ

Из природных соединений металлов наиболее
распространенными являются оксиды.
Fe2O3 - гематит; Fe3O4 – магнитный железняк, магнетит;
Cu2O - куприт; Al2O3 - корунд; TiO2 – рутил, анатаз, брукит;
MnO2 - пиролюзит; SnO2 – касситерит и др.
Широко распространены сульфиды малоактивных
металлов: NiS; CuS; ZnS; PbS; FeS2.
В виде галидов:- фторидов, хлоридов - встречаются щелочные и
щелочноземельные металлы.
В виде карбонатов – легкие металлы - Mg, Ca (CaCO3).
В виде сульфатов – активные металлы Na, Ca, Ba, Mg (Na2SO4).
Растворимые соли металлов встречаются в воде океанов, морей, озер.

Получение металлов

Добывание металлов из руд

Большинство металлов находятся в природе в виде
соединений с другими элементами, в основном в виде руд.
В свободном состоянии (самородки)
встречаются золото и платина, а
серебро и медь – отчасти; иногда
попадается самородная ртуть
некоторые другие металлы.
Au и Pt добывают посредством
механического отделения от породы,
в которой они заключены (например
промывкой), или путем извлечения
их из породы различными реагентами
с последующим выделением из
раствора

ПИРОМЕТАЛЛУРГИЯ

Получение металлов из руд их
восстановлением при высоких
температурах
Восстановители
Углерод (кокс)
PbO + C = Pb + CO
Оксид углерода
(II)
Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
Водород
MnO2 + 2H2 = Mn + 2H2O
гидротермия
Более активный
металл
(металлотермия)
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
алюмотермия
TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2
магниетермия
карботермия

ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЯ

Растворение природного
соединения в виде водных
растворов с помощью различных
реагентов с последующим
выделением металла из
раствора. Процесс идет при
обычных температурах.
Восстановители – активные
металлы или электроны
Из руд золото извлекают с помощью цианида калия, а
затем восстанавливают порошкообразным цинком
2K + Zn→ K2 + 2Au
Металл получают в мелкораздробленном состоянии

ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ

Электрометаллургия – получение металлов из водных
растворов или расплавов с помощью электрического тока
(электролизом)
Электролиз водных растворов: для получения малоактивных металлов
CuSO4 + H2O→ Cu0 + H2SO4 + O2
Катод (-): Cu2+ + 2e- → Cu0
Анод (+): 2H2O - 4e- → O2 + 4Н+
Электролиз расплавов: для
получения активных металлов
2NaClрасплав→ 2Na0 + Cl20
Катод (-): Na+ + 1e- → Na0
Анод (+): 2Cl- - 2e- → Cl20

ФЛОТАЦИОННЫЙ МЕТОД

Флотация – метод основанный на
различной смачиваемости поверхности
минерала водою.
Пример: руду, состоящую из сернистого металла и пустой
породы, измельчают, заливают водой, прибавляя малополярное
органическое вещество (для образования пены) и небольшое
количество реагента «коллектора», который адсорбируется
поверхностью минерала. Через смесь снизу пропускают струю
воздуха. В результате частицы минерала со слоем молекул
«коллектора» прилипают к пузырькам воздуха, а частицы пустой
породы, смоченные водой, опускаются на дно. Затем пену
собирают, отжимают и получают руду с большим содержанием
металла.

МАГНИТНЫЙ СПОСОБ

Магнитная сепарация применяется для обогащения руд, содержащих
минералы с относительно высокой магнитной восприимчивостью. К ним
относятся магнетит, франклинит, ильменит и пирротин, а также
некоторые другие минералы железа, поверхности которых могут быть
приданы нужные свойства путем низкотемпературного обжига.
Сепарация производится как в водной,
так и в сухой среде. Сухая сепарация
больше подходит для крупных зерен,
мокрая - для тонкозернистых песков и
шламов. Обычный магнитный сепаратор
представляет собой устройство, в котором
слой руды толщиной в несколько зерен
перемещается непрерывно в магнитном
поле. Магнитные частицы вытягиваются
из потока зерен лентой и собираются для
дальнейшей переработки; немагнитные
частицы остаются в потоке.

Природа химической связи в металлах

ОБЩИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Высокая электропроводность, высокая теплопроводность,
пластичность, т.е. способность подвергаться деформации при
обычных и повышенных температурах, не разрушаясь.
Благодаря этому свойству металлы
поддаются ковке, прокатке,
вытягиванию в проволку (волочению),
штамповке.
Металлам присущи
также металлический
блеск, обусловленный
их способностью
хорошо отражать свет.

МЕТАЛЛЫ. ПОЛУПРОВОДНИКИ. ДИЭЛЕКТРИКИ. ЗОННАЯ ТЕОРИЯ.

МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

Способность электронов свободно передвигаться по кристаллу
и переносить энергию из одной ее части в другую служит
причиной высокой тепло- и электропроводимости металлов
Валентные электроны, осуществляющие химическую связь,
принадлежат не двум или нескольким определенным атомам,
а всему кристаллу металла. При этом валентные электроны
способны свободно перемещаться в объеме кристалла.
Образованную таким образом
химическую связь называют
металлической связью.
Совокупность «свободных»
электронов в металле электронным газом

Химические свойства металлов

Стандартный водородный электрод

Для построения численной шкалы электродных
потенциалов нужно потенциал какого-либо электродного
процесса принять равным нулю. В качестве эталона для
создания такой шкалы принят электродный процесс:
2Н+ +2е- = Н2
Водородный электрод
Платиновая пластина,
электролитически покрытая
губчатой платиной и погруженная
в 1М раствор серной кислоты,
через который барботируется
газообразный водород по
давлением 1 атмосфера.
На поверхности соприкосновения
платины с раствором кислоты
устанавливается равновесный
процесс:
2Н+ +2е- ⇆ Н2

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ РЯД НАПРЯЖЕНИЯ МЕТАЛЛОВ

Потенциал водородного электрода воспроизводится с очень высокой
точностью. Поэтому водородный электрод и принят в качестве
эталона при создании шкалы электродных потенциалов.
Для определения потенциала того
или иного электродного процесса
нужно составить гальванический
элемент
из
испытуемого
и
стандартного
водородного
электрода и измерить его ЭДС.
Поскольку потенциал стандартного
водородного электрода равен нулю,
то
измерение
ЭДС
будет
представлять
собою
потенциал
электродного процесса.
Таким образом получают электрохимический ряд напряжения
металлов. Т.к. измерения проводят относительно водородного
электрода этот ряд называют водородной шкалой.

ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА. ЭНЕРГИЯ ИОНИЗАЦИИ

Ослабление восстановительных свойств, активности
Этот ряд называется электрохимическим рядом напряжения
металлов. Энергия ионизации, определяется положением
металла в периодической системе. В электрохимическом
ряду напряжения металл, стоящий левее, может вытеснять
из растворов или расплавов солей металл, стоящий правее.

Пользуясь этим рядом, можно предсказать, как металл будет
себя вести в паре с другим.
В электрохимический ряд напряжения включен также
водород. Это позволяет сделать заключение о том, какие
металлы могут вытеснить водород из растворов кислот.
Так, например, железо вытесняет водород из растворов
кислот, так как находится левее его;
медь же не вытесняет водород, так как находится правее
его в ряду напряжения металлов.

АКТИВНОСТЬ МЕТАЛЛОВ В СООТВЕТСТВИИ С РЯДОМ НАПРЯЖЕНИЯ МЕТАЛЛОВ

Li, K, Ba, Na, La, Mg, Lu, Be, Sc, Ti, Hf, Al, Zr, V, Mn, Cr, Zn, Fe, Cd,
Co, Mo, Sn, W, Pb, H
Ge, Sb, Bi, Cu, Re, Ag, Pd, Hg, Pt, Au.
Все металлы можно разделить на группы:
активные металлы стоят в ряду активности перед Cd;
средней активности – находятся в ряду от Cd до Н;
малоактивные металлы стоят в ряду активности после Н.

ОБЩИЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Химические свойства металлов определяются:
строением их атомов,
типом кристаллической решетки.
Главное и наиболее общее свойство металлов – хорошие
восстановители, т.е. легко отдают электроны:
Ме0 - ne-→ Меn+
На основании ряда стандартных электродных потенциалов
можно сделать вывод о химической активности металлов
С солями более активный металл (стоящий левее в ряду
напряжения металлов) вытесняет менее активный из его
соли: Zn + CuCl2 → ZnCl2 + Cu

ОБЩИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ПРОСТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

МЕТАЛЛ
кислород
оксиды, пероксиды,
надпероксиды
галогены
фториды, хлориды,
бромиды, иодиды
сера
сульфиды
азот
нитриды
фосфор
фосфиды
водород
гидриды
углерод
карбиды
кремний
силициды

Взаимодействие металлов с водой

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ВОДОЙ С ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ ТОЧКИ ЗРЕНИЯ

Взаимодействие металлов с водой идет по реакции:
Ме0 + Н2О = МеОН + 1/2 H2

Ϥ0Red
Окислитель:
2H+ + 2e- → H2
Ϥ0Ох
Е= Ϥ0Ох - Ϥ0Red > 0
Ϥ0Ох > Ϥ0Red
Стандартный электродный потенциал ионов водорода в воде
(рН = 7):
Ϥ0Ох = -0,59.рН = -0,41 В
Поэтому условие восстановления металла водой можно
записать в виде:
Ϥ0Red < -0,41 В
Т.е. с водой, вытесняя из нее водород, взаимодействуют все
металлы, стоящие до Сd, стандартный электродный
потенциал которых ниже -0,41 В.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ВОДОЙ

Активные металлы (металлы от начала ряда активности до Mg) с
водой дают гидроксиды и водород:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Металлы средней активности (от Mg до Н2) дают оксиды и
водород (при нагревании):
С горячей водой реагируют металлы стоящие в ряду от Mg до Cd:
Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2
3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2
Температура реакции t = 100 °С
Температура реакции t = 700 °С
Некоторые из металлов, расположенные
между Mg и Cd, например, Zn, Al покрыты защитными окисными
плёнками (ZnO, Al2O3) и не растворяются в воде, т.е. металл не
активен (пассивен). Явление называется пассивацией металла.
Неактивные металлы с водой не реагируют.

Взаимодействие металлов с кислотами

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КИСЛОТАМИ

Разбавленные кислоты являются окислителями за счет
водорода
Восстановитель: Ме0 - ne-→ Меn+
Ϥ0Red
Окислитель:
2H+ + 2e- → H2
Ϥ0Ох = Ϥ0 2H+/H2 = 0
Е= Ϥ0Ох - Ϥ0Red > 0
Ϥ0Ох > Ϥ0Red
Ϥ0Red < 0 В
Mg0 + 2HСl → МgCl2 + H2
Металлы, находящиеся в ряду напряжения металлов до
водорода вытесняют его из кислот (исключения:
концентрированная серная кислота, азотная кислота любой
концентрации).

ПАССИВАЦИЯ МЕТАЛЛОВ КИСЛОТАМИ

Иногда образуются нерастворимые или малорастворимые
продукты, которые тормозят реакцию.
Например, свинец Pb не растворяется в разбавленной серной
кислоте и соляной, т.к. образуются PbSO4 и PbCl2, которые не
растворяются в воде и тормозят окисление.
Pb + 2HCl = PbCl2 + H2
Эффект пассивации из-за образования защитной пленки на
поверхности, приводящий к замедлению реакции,
наблюдаются у некоторых других металлов.
Чаще всего продукты образуются при взаимодействии со
следующими кислотами: H3PO4, H2SO3, H2CO3, HCN, HF.

ТАБЛИЦА РАСТВОРИМОСТИ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С КОНЦЕНТРИРОВАННОЙ СЕРНОЙ КИСЛОТОЙ

В концентрированной серной кислоте в роли окислителя
выступает сера в степени окисления +6, входящая в
состав сульфат-иона SO42-.
Концентрированная серная кислота окисляет все
металлы, стандартный электродный потенциал которых
меньше 0,36 В, максимального значения электродного
потенциала в электродных процессах с участием сульфатиона SO42-.
Концентрированная серная кислота восстанавливается до
следующих продуктов
H2S+6O4 (к) → S+4O2 → S0 → H2S2-

ВЛИЯНИЕ АКТИВНОСТИ МЕТАЛЛОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С КОНЦЕНТРИРОВАННОЙ СЕРНОЙ КИСЛОТОЙ

Активные металлы реагируют с кислотой, восстанавливая ее
до сероводорода
5H2S6+O4(k) + 4Zn = 4ZnSO4 + H2S +4H2O
Малоактивные металлы реагируют с кислотой, восстанавливая
ее до SO2
2H2S6+O4(k) + Cu0 = CuSO4 + SO2 + 2H2O
Концентрированная серная кислота пассивирует металлы
средней активности: Fe, Be, Cr, Co, Al. На поверхности
металла образуются плотные пленки оксида:
3H2SO4(k) +2Fe = Fe2O3 + 3H2O +3SO2
Металлы Re, Mo, Tc, Ti, V взаимодействуют в соответствии с
уравнением
2V +5H2SO4(k) =2HVO3+5SO2 + 4H2O

ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ

Кислотный остаток азотной кислоты (любой концентрации)
обладает высокой окислительной способностью.
В азотной кислоте в роли окислителя выступает азот в
степени окисления +5.
Восстанавливается кислота до следующих продуктов:
HN5+O3 → N4+O2 → N2+O → N+2O → N20 → N3-H3
Степень восстановления растет
Чем более концентрированная кислота тем более глубоко
она восстанавливается.
Характер продуктов реакции зависит как от концентрации
кислоты, так и от активности металла

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ

Известно
около
сорока
различных
определений
термина тяжелые металлы, и невозможно указать на одно из
них, как наиболее принятое.
Используемым критерием может быть атомный вес свыше
50,
к тяжелым металлам относят более 40 металлов
периодической системы Д.И. Менделеева: V, Cr, Mn, Fe, Co,
Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и др.
Другим часто используемым критерием является плотность,
примерно равная или большая плотности железа (8 г/см3),
классификация Н. Реймерса: Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn,
Bi, Hg.
Существуют классификации, основанные и на других
значениях пороговой плотности или атомного веса. Некоторые
классификации делают исключения для благородных и
редких металлов, не относя их к тяжелым, некоторые
исключают нецветные металлы (железо, марганец).

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ С АЗОТНОЙ КИСЛОТОЙ

В случае взаимодействия тяжелых металлов с
концентрированной азотной кислотой чаще всего
выделяется оксид азота (IV) NO2, с разбавленной – оксид
азота (II) NO.
HNO3(разб) + Cu0 → Cu(NO3)2 + NO + H2O
HNO3(конц) + Cu0 → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
В случае концентрированной азотной кислоты чаще всего
выделяется оксид азота (IV) NO2, в случае разбавленной –
оксид азота (II) NO.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЩЕЛОЧНЫХ И ЩЕЛОЧНО-ЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ С АЗОТНОЙ КИСЛОТОЙ

Концентрированная азотная кислота при взаимодействии с
щелочными (элементы 1 группы главной подгруппы: Li, Na,
K, Rb, Cs, Fr) и щелочно-земельными металлами (элементы 2
группы главной подгруппы (кроме Be, Mg): Ca, Sr, Ba, Ra)
восстанавливается до оксида азота (I) N2O
HNO3(конц) + Ca0 → Ca+2(NO3)2 + N+2O + H2O
HNO3(разб) + Ca0 → N-3H4NO3 + Ca(NO3)2+ H2O
Разбавленная азотная кислота при взаимодействии с
щелочными, щелочно-земельными металлами, Zn, Fe
восстанавливается до нитрата аммония NH4NO3.

ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ МЕТАЛЛА. ПАССИВАЦИЯ

В зависимости от химической природы металла отмечены следующие
закономерности:
металлы, у которых устойчива низкая степень окисления,
образуют соответствующие ионы:
Mg0 + HNO3 (разб) → Mg(NO3)2 + NO + H2O
металлы (W, Ti, V, Re, Tc), для которых наиболее характерна
высокая степень
кислоты:
окисления,
образуются
кислородсодержащие
W0 + 2HNO3 (разб) → H2WO4 + NO
W0 + 6HNO3 (конц) → H2WO4 + 6NO2 + 2H2O
3Tc + 7HNO3 (разб) → 3HTcO4 +7NO + 2H2O
Азотная кислота любой концентрации пассивирует
металлы: Fe, Cr, Al, Be, Bi, Ni на холоде.

Окислительная способность азотной кислоты усиливается
добавлением к ней фтороводородной
или хлороводородной кислот.
Эти смеси растворяют самые малоактивные металлы.
21HF + 5HN+5O3 + Ta → 3H2-2 + 5NO + 10H2O

«Царская водка» - смесь
концентрированных кислот HNO3
и HCl в соотношении 1:3.
Представляет из себя жидкость
желтого цвета с запахом хлора и
оксидов азота.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СО СМЕСЯМИ КИСЛОТ

«Царская водка» растворяет золото и платину. Действие ее
объясняется тем, что азотная кислота окисляет соляную
с
выделением свободного хлора и образованием хлористого
нитрозила N+3OCl:
HN+5O3 + 3HCl = Cl2 + N+3OCl + 2H2O
Хлористый нитрозил является промежуточным продуктом реакции и
разлагается:
2N+3OCl = 2NO + Cl2
Хлор в момент выделения состоит из атомов, что и обусловливает

Высокую окислительную способность царской водки.
Au+ HN+5O3 + 3HCl →AuCl3 + NO + 2H2O
3Pt+ 4HN+5O3 + 12HCl →3PtCl3 + 4NO + 8H2O
С избытком HCl хлорид золота (III) и хлорид платины (IV)
образуют комплексные соединения H и H2
Au+ HN+5O3 + 4HCl → H + NO + 2H2O

Взаимодействие металлов с водными растворами щелочей

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ВОДНЫМИ РАСТВОРАМИ ЩЕЛОЧЕЙ

С растворами щелочей взаимодействуют металлы
склонные к образованию анионных комплексов, т.е. те
металлы, у которых оксиды и гидроксиды имеют
амфотерный характер:
Это амфотерные металлы – Zn, Al, Be, Ga, Sn, Pb.
Механизм протекания реакции (окисление идет
за счет молекул воды):
Zn +2 H2O = Zn(OH)2↓ + H2
Zn(OH)2↓ +2 NaOH = Na2-2.

УСТОЙЧИВОСТЬ АНИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ

Чем устойчивее комплексные анионы типа [Э(ОН)n]x-,
тем легче идет реакция. Замечено, что такие анионы
наиболее
устойчивы
у
таких
металлов
как
цинк,
алюминий, бериллий, поэтому они легко растворяются
в водных растворах щелочей. Для железа, кобальта,
титана,
марганца
комплексы
медленно.
не
и
ряда
устойчивы
других
и
металлов
взаимодействие
такие
идет

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ С ВЫСОКИМИ СТЕПЕНЯМИ ОКИСЛЕНИЯ С ВОДНЫМИ РАСТВОРАМИ ЩЕЛОЧЕЙ

Взаимодействуют со щелочами и некоторые d-элементы,
которые в присутствии окислителей образуют соединения с
высокими степенями окисления. Ванадий, вольфрам, хром,
например,
в
расплавленных
щелочах
окисляются
кислородом в ванадаты – Me3VO4, в вольфраматы – Me2WO4
и в хроматы – Me2СrO4, соответственно:
2W + 4NaOH + 3O2 = 2Na2WO4 + 2 H2O

РАСТВОРЕНИЕ АЛЮМИНИЯ В ВОДНОМ РАСТВОРЕ ЩЕЛОЧИ

Алюминий с водой не взаимодействует, хотя является активным
металлом. Причиной инертности алюминия является образование
на его поверхности под действием кислорода воздуха в обычных
условиях оксидной пленки Al2O3, обладающей очень сильным
защитным действием. Добавленная щелочь растворяет оксидную
пленку с образованием гидроксоалюмината и создает возможность
непосредственного взаимодействия алюминия с водой.
Реакция идет по схеме:
1.Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na
2. 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2
3. Al(OH)3 + NaOH → Na

Коррозия металлов

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ.

Коррозия – это
самопроизвольно
протекающий
процесс разрушения
металла в
результате
взаимодействия с
окружающей средой.

МАТЕРИАЛЬНЫЕ ПОТЕРИ.

Материальные потери при
коррозии:
Разрушение трубопроводов,
металлических частей машин,
корпусов судов, морских
сооружений (более 10 %
ежегодной выплавки металлов
теряется из-за коррозии).
Стоимость потерянного
продукта через
прокорродированную систему
труб.
Простои предприятий на
период замены
металлических конструкций
подвергшихся коррозии.

МЕХАНИЗМ ПРОЦЕССА КОРРОЗИИ.

Процесс идет с выделением энергии и рассеивания вещества
(энтропия системы возрастает ∆S > 0).
Получение металлов в чистом виде всегда сопровождается
затратой энергии.
Эта энергия накапливается в них как свободная энергия
Гиббса, и делает их химически активными веществами.
Металлургический процесс:
_
Коррозионный процесс:
_
Меn+ + ne → Me0
Me0 - ne → Меn+
∆G0х.р. >0
∆G0х.р. < 0
(идет с затратой энергии)
(самопроизвольный процесс)

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ КОРРОЗИИ.

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ

Химическая коррозия металлов

СУЩНОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ.

Химическая коррозия характерна для сред, не проводящих
электрический ток.
Сущность процесса химической коррозии сводится к
окислительно-восстановительным
реакциям,
причем
наблюдается непосредственный переход электронов металла
на окислитель.
Она представляет собой самопроизвольное разрушение
металлов в среде окислительного газа (O2, SO2, H2S,
галогены) или в жидких неэлектролитах (органические
жидкости – сернистая нефть).

ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ В ГАЗОВОЙ СРЕДЕ

В общем виде для газовой коррозии:
1.2Ме0 (т) + О2 (г) ⇄ 2 Ме+2О (т)
Образование оксида на поверхности металла в
результате взаимодействия с кислородом воздуха.
2. МеО (т) → [МеО] (р)
Растворение оксидной пленки в самом металле,
равновесие будет сдвинуто вправо, т.к. оксиды большинства
металлов способны растворяться в металле и уходить из
системы равновесия.
Механизм такой коррозии сводится к диффузии ионов
металла сквозь пленку продуктов коррозии с одной стороны,
и с другой стороны встречной диффузии атомов кислорода
вглубь пленки.

ПРИМЕР ХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ В ЖИДКОЙ СРЕДЕ.

СКОРОСТЬ ОКИСЛЕНИЯ

Определяется свойствами оксидной пленки на
поверхности металла:
сплошность пленки;
диффузионная способность пленки;
строение оксидной пленки.
Сплошность пленки () оценивается отношением объема
образовавшегося оксида к объему металла,
израсходованного на образование этого оксида (фактор
Пиллинга-Бэдвордса)
Значения для
металлов приведены в справочниках.

СПЛОШНОСТЬ ПЛЕНКИ

Если
< 1, то образующаяся пленка не сплошная. Толщина
оксидной пленки растет пропорционально времени окисления.
С повышением температуры процесс коррозии резко
ускоряется из-за плохого отвода тепла, идет разогрев металла
и скорость реакции возрастает.
Если
= 1,2 – 1,6, то образующаяся оксидная пленка
сплошная. Такая пленка тормозит диффузию окислителя. И по
мере утолщения пленки ее дальнейший рост все время будет
замедляться. Сплошные пленки образуются на поверхности
таких металлов как Со, Ni, Mn, Ti.
При
> 1,6 оксидные пленки
также не сплошные и легко
отделяются
от
поверхности
металла (железная окалина)

ВОРОНЕНИЕ СТАЛИ

Воронеа́ние
стали (оксидирование, чернение,
синение) -
процесс
получения
на
поверхности
углеродистой
или
низколегированной стали или чугуна слоя
окислов
железа толщиной 1-10 мкм. От толщины этого слоя зависит его
цвет - так называемые цвета побежалости, сменяющие друг
друга по мере роста плёнки (жёлтый, бурый, вишнёвый,
фиолетовый, синий, серый).
Структура покрытия мелкокристаллическая,
микропористая. Для придания блеска, а также
улучшения защитных свойств окисной плёнки
её также пропитывают маслом (минеральным
или растительным).
Сейчас воронение применяется
преимущественно в качестве декоративной
отделки, а раньше - в основном - для
уменьшения коррозии металла.

ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ ОКСИДНОЙ ПЛЕНКИ НА СКОРОСТЬ КОРРОЗИИ

Для металлов с переменной степенью окисления строение
пленки по толщине будет различное, так, например, при
воронении стали образуются следующие оксидные слои:
Fe|диффузный слой|FeO|диффузный слой|Fe3O4
Такое строение оксидной пленки
обеспечивает прочную связь
оксидного слоя с поверхностью
металла.
Экспериментально доказано, что
оксидные пленки со структурой
шпинели RO.R2O3 (FeO.Cr2O3 или
NiO.Cr2O3) служат надежной
защитой от коррозии.

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА СКОРОСТИ КОРРОЗИИ

Количественно скорость любого вида коррозии измеряется в
единицах массы потерянного металла (∆m) с единицы
площади (S) в единицу времени (t):
Скорость коррозии может измеряться и толщиной слоя
потерянного металла за единицу времени.
Для определения скорости коррозии используют весовые,
объемные и физические методы.

АГРЕССИВНЫЕ СРЕДЫ И УСТОЙЧИВОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ

Кроме кислорода сильным агрессивным свойством обладают
и другие газы. Наиболее активными являются фтор (F),
диоксид серы (SO2), хлор (Cl2), сероводород (Н2S). Их
агрессивность по отношению к металлам, а следовательно и
скорость коррозий, не одинакова.
Например, алюминий и его сплавы,
хром и стали с высоким содержанием
хрома, неустойчивы в атмосфере,
содержащей
хлор,
хотя
по
отношению
к
кислороду
они
устойчивы.
Никель не устойчив в атмосфере
диоксида серы (SO2), а медь вполне
устойчива.

Электрохимическая коррозия металлов

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ

Электрохимическая коррозия характерна для сред, имеющих
ионную проводимость, т.е. для электролитов
В этом случае реакция взаимодействия металла с
окислителем протекает в несколько стадий:
1. Анодное
окисление
металла.
Металл в виде ионов переходит в
раствор,
а
эквивалентное
количество электронов остается в
_
металле: Me0 - ne → Меn+
2. Катодный процесс – ассимиляция
(удерживание)
избыточных
электронов в металле.
3. Движение ионов в растворе.

УСЛОВИЯ, СПОСОБСТВУЮЩИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ

Положение металла в ряду активности металлов: чем
дальше расположены друг от друга, тем быстрее
происходит коррозия.
Чистота металла: примеси ускоряют коррозию.
Неровности поверхности металла, трещины.
Грунтовые воды, морская вода, раствор электролита
(ионы: Н+, Сl-, Br-, I-, для амфотерных металлов ОН-).
Повышение температуры.
Действие
микроорганизмов
(грибов,
бактерий,
лишайников): воздействуют на металлы с высокой
коррозионной устойчивостью.

МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ. АНОДНЫЙ ПРОЦЕСС.

Механизм
электрохимической
коррозии
определяется
разностью потенциалов катодных и анодных участков и
сводится к работе газового гальванического элемента.
Основным отличием процессов электрохимической коррозии
от процессов гальваническом элементе является отсутствие
внешней цепи. Электроны в этом случае не выходят из
корродирующего металла, а движутся внутри металла.
Так как, любой металл всегда содержит примеси других
металлов, то на его поверхности в среде электролита
образуется много короткозамкнутых микрогальванических
элементов.
Анодом в них будет основной металл, который окисляется по
_
реакции: Me0 - ne → Меn+

КАТОДНЫЙ ПРОЦЕСС ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ.

Катодный процесс, чаще всего, идет с кислородной или
водородной деполяризацией.
Деполяризатор – это вещество удерживающее электроны.
Кислородная деполяризация происходит с участием
растворенного кислорода, который является
деполяризатором:
при
: О2 + 2Н2О + 4е- → 4ОНпри
: О2 + 2Н+ + 4е- → 2Н2О
Водородная деполяризация происходит с участием катионов
водорода среды (деполяризатор – водород):
при
: 2Н+ + 2е- → Н20

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ

Анод (-) Fe / О2, Н2О, NaCl / Sn (+) Катод
A: Fe
0
_
- 2e → Fe
2+
_

СХЕМА КОРРОЗИОННОЙ МИКРОГАЛЬВАНОПАРЫ ПРИ КОНТАКТЕ Zn - Cu

Анод (-) Zn / среда / Сu (+) Катод
Анод (-) Zn / О2, Н2О, NaCl / Сu (+) Катод
Zn
0
_
- 2e → Zn
2+
_
О2 + 2Н2О + 4е → 4ОНкислородная деполяризация
Анод (-) Zn / Н2SO4 / Сu (+) Катод
_
2Н+ + 2е → Н20
водородная деполяризация

СХЕМА МИКРОГАЛЬВАНОПАРЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ ПРИ КОНТАКТЕ ЖЕЛЕЗА ЦИНКА

Анод (-) Zn / О2, Н2О, NaCl / Fe (+) Катод

АЭРАЦИОННАЯ КОРРОЗИЯ

Процессы окисления и восстановления идут на разных
участках поверхности металла и сопровождаются появлением
электрического тока.
При неодинаковом доступе кислорода
к
поверхности
металла
на
ней
возникают
гальваническая
пара
особого
рода:
участок
более
адсорбирующий кислород является
катодом, а менее адсорбирующий
анодом.
Вследствие
сферической
сплющенности капли воды кольцевая
зона под ее краями окажется катодом,
а под центральной частью - анодом.
Анод (-) Fe (центр) / О2, Н2О, NaCl / Fe (край) (+) Катод
А: Fe2+ + K3 = 3K+ + Fe2+
гексацианоферрат (III) калия
«турнбулевая синь»

ПАССИВАЦИЯ МЕТАЛЛОВ ПРИ КОРРОЗИЯ

Иногда скорость коррозии может лимитироваться анодным
процессом. Это характерно для металлов, способных
пассивироваться (Cr, Al, Ti, Ni, Zr, Ta и др.)
Пассивность металла называется
состояние его повышенной
коррозионной устойчивости,
вызванное торможением
анодного процесса.
Пассивирование связано с образованием на поверхности
металла адсорбированных или фазовых слоев (иногда тех и
других), которые тормозят процесс растворения металла.
Сильные окислители обычно способствуют пассивированию
металла.

∆G = -nFE < 0
Е= Ϥ0Ох - Ϥ0Red > 0
Ϥ0Ох > Ϥ0Red
Ϥ0Ох > Ϥ0Me+n/Me0

УСЛОВИЯ ПРОТЕКАНИЯ КОРРОЗИИ С КИСЛОРОДНОЙ И ВОДОРОДНОЙ ДЕПОЛЯРИЗАЦИЕЙ

Если E0Me+n/Me0 < E0Н+/Н2 меньше потенциала водородного
электрода (область 1), возможна коррозия и с поглощением
кислорода, и с выделением водорода (щелочные и щелочноземельные металлы, цинк, алюминий)
Если E0Me+n/Me0 меньше потенциала кислородного электрода,
но больше потенциала водородного электрода (область 2),
тогда коррозия возможна только с участием кислорода.
_
E0Н+/Н2 < E0Me+n/Me0 < E0О2/ОН-
А (-): Ме0 - ne → Me+n
_
К (+): О2 + 2Н2О + 4е → 4ОН-

УСЛОВИЯ ПРОТЕКАНИЯ КОРРОЗИИ С КИСЛОРОДНОЙ И ВОДОРОДНОЙ ДЕПОЛЯРИЗАЦИЕЙ

Если E0Me+n/Me0 > E0О2/ОН- потенциала кислородного электрода
(область 3), то коррозия металла невозможна.
Пример: золото – в отсутствии комплексообразователя не
корродирует с поглощением кислорода или выделением
водорода.
Потенциалы многих металлов лежат во второй области.

Методы защиты металлов от коррозии

МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ

Все методы защиты условно делятся на следующие группы:
1.Легирование металлов;
2.Защитные покрытия (металлические и неметаллические);
3.Электрохимическая защита;
4.Изменение свойств коррозионной среды.
Выбор того или иного способа защиты от коррозии
определяется:
с одной стороны его эффективностью,
с другой стороны его экономической целесообразностью.

ЛЕГИРОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ

Это метод защиты, связанный с
изменением свойств корродирующего
металла. Эффективный, хотя обычно
дорогой метод защиты. При
легировании в состав сплава обычно
вводят компоненты, вызывающие
пассивирование металла (введение
хрома, никеля, вольфрама и т.д.)
Для жаростойких сплавов легирующими
добавками являются хром, алюминий,
никель, кремний – они улучшают свойства
защитных пленок, образующихся при
окислении металлов.

ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ

Защитные покрытия - это слои, искусственно создаваемые
на поверхности металла для предохранения от коррозии.
Металлические покрытия
Материалами для покрытия могут
быть как чистые металлы (Zn, Cd,
Al, Ni, Cu, Cr, Ag), так и их сплавы
(бронза, латунь).
По характеру поведения эти
покрытия делятся
на катодные и анодные

КАТОДНЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ

К катодным покрытиям относятся покрытия, электродные
потенциалы которых в данной среде имеют более
положительное значение, чем потенциал основного металла.
Для стали (Fe) катодным покрытием будет медное,
никелевое, серебренное.
Анод (-) Fe / О2, Н2О, NaCl / Сu (+) Катод
_
A: Fe 0 - 2e → Fe 2+
_
К: О2 + 2Н2О + 4е → 4ОН-
При повреждении катодного
покрытия возникает
кислородная деполяризация
гальванический элемент в
_
+
0
2Н + 2е → Н2
котором идет окисление
водородная деполяризация
основного материала.
Следовательно, катодное покрытие может защищать изделия
только при отсутствии пор и трещин, т.е. когда не нарушена
целостность покрытия.

АНОДНЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ

Анодные покрытия имеют более отрицательный потенциал,
чем потенциал основного металла.
Например: покрытие
стали (Fe) цинком – основной металл в этом случае будет
катодом и корродировать не будет.
Анод (-) Zn / О2, Н2О, NaCl / Fe (+) Катод
_
A: Zn 0 - 2e → Zn 2+
_
К: О2 + 2Н2О + 4е → 4ОНкислородная деполяризация
_
2Н+ + 2е → Н20
водородная деполяризация
При
повреждении
анодного
покрытия
возникает
гальванический элемент в котором идет окисление
покрытия, а основной материал остается без изменения до
полного растворения покрытия.

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ

Электрохимический (гальванические покрытия).
Металлизация (Погружение в расплавленный металл).
Термодиффузионный
способ
(для
получения
жаростойких покрытий: Al – алитирование, Si –
силицирование, Cr – хромирование, Ti - титанирование).
При повышенной температуре изделие погружают в
порошок
металла,
который
является
покрытием.
Происходит диффузия наносимого металла в основной
металл.
Химический.
Изделие
помещают
в
раствор,
содержащий ионы металла-покрытия и восстановитель. В
результате
окислительно-восстановительной
реакции
идет восстановление ионов металла до свободного
металла. Таким образом на металлы и неметаллы наносят
покрытия из серебра, меди, никеля и палладия.

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ

Защитные свойства неметаллических покрытий сводится к
изоляции металла от окружающей среды.
В качестве таких покрытий могут
быть:
неорганические эмали,
лакокрасочные покрытия,
покрытия смолами,
пластмассами,
полимернами пленками,
резиной.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА. ПРОТЕКТОРЫ

Метод основан на торможении анодных или катодных
коррозионных процессов.
Катодная защита – изделие подключается к (-) внешнего
источника тока, оно становится катодом, а анодом обычно
служит вспомогательный электрод (чаще всего стальной).
Если вспомогательный анод изготовлен из металла,
имеющего
более
отрицательный
потенциал,
чем
защищаемый металл, тогда ток не подключают. В
полученном гальваническом элементе растворяется анод, а
изделие не подвергается коррозии.
Такие электроды называются протекторами (магний и его
сплавы, цинк, алюминий).
Анодная защита – состоит в создании анодной поляризации
за счет приложенного извне тока (защита нержавеющий
стали в серной кислоте).

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ КОРРОЗИОННОЙ СРЕДЫ

С
целью
снижения
коррозионной
активности
среды
проводят ее обработку.
Например:
удаление
кислорода
(кипячение
раствора;
барботаж инертным газом; восстановление его при помощи
соответствующих восстановителей – сульфиты, гидразин);
снижение концентрации ионов Н+
- подщелачиванием
раствора
В последние годы для защиты от коррозии широко
применяют ингибиторы.

ИНГИБИТОРЫ

Ингибитором – называется вещество, снижающее скорость
коррозии.
Ингибиторы используются в системах, работающих с
постоянным или малоизменяющимся объемом.
Наиболее четко ингибирующее действие выражено у
следующих типов соединений: амины, азотосодержащие
гетероциклические соединения, сульфиды, альдегиды,
меркаптаны.
По условиям применения ингибиторы делятся на:
ингибиторы для водных растворов (кислотные, щелочные
и для нейтральной сред);
«летучие ингибиторы» - для защиты от атмосферной
коррозии (соединения аминов с азотистой, угольной или
хромовой кислотами.)

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНГИБИТОРОВ

Механизм действия ингибиторов заключается в адсорбции
их на корродирующей поверхности и последующем
торможении катодных и анодных процессов.
Анодные ингибиторы– окислители (NO2-, NO3-, CrO42-, PO43-).
Металл при этом переходит в устойчивое пассивное
состояние.
Катодные ингибиторы – снижают скорость катодного
процесса или сокращают площадь катодных участков.
Относятся органические вещества, содержащие серу, азот и
кислород (диэтиламин, уротропин, гидразин).

Коррозия металлов (corrosio – разъедание) – физико-химическая реакция металлов и сплавов с окружающей средой, в результате чего они теряют свои свойства. В основе коррозии лежит реакция на границе раздела фаз между материалом и средой: 3Fe+2О2=Fe3O4.

По условиям протекания коррозия подразделяется на: 1) контактную; 2) щелевую; 3) по ватерлинии; 4) в зонах обрызгивания; 5) в зонах переменного смачивания; 6) протекающую по конденсации кислых паров; 7) радиационную; 8) происходящую при теплоотдаче; 9) образованную блуждающими токами.

Типы коррозии:

Химическая или газовая коррозия (металлы и сплавы разрушаются, взаимодействуя с кислородом, водородом и другими газами при отсутствии влаги).

Электрохимическая коррозия (возникновение контакта металла или сплава в растворе электролита).

Химическая коррозия . Представлена процессами окисления металла и восстановления агента коррозии (чаще всего – кислород): 2Ме + О2 = 2МеО.

Важную роль играет газовая коррозия – коррозия металлов при высоких температурах в сухих газах (продукты сгорания топлива и др.).

Факторы, воздействующие на скорость газовой коррозии:

1) природа металла (сплава);

2) состав газовой среды;

3) механические свойства образующихся продуктов коррозии (оксидных пленок);

4) температура.

Электрохимическая коррозия более распространена, включает в себя процессы окисления металла и восстановления коррозийного агента, протекающие раздельно в электролитной среде (растворы солей, кислот, почва и др.).

Ход электрохимической коррозии является совокупностью двух сопряженно протекающих реакций: анодной реакции (окисления) Ме = Меz+ + ze-и катодной реакции (восстановления) D + ze-+ (Dze-), где D – деполяризатор (окислитель), присоединяющий к себе электроны металла (кислород, ионы водорода и некоторых металлов).

Процесс ржавления железа: 2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe2++ 4OH-.

В углеродистых сталях нередко возникают гальванические элементы «катод-анод». Это происходит в связи с дифференциацией поверхностей сталей на участки, имеющие различные электронные потенциалы.

Электрохимическая коррозия в зависимости от коррозийной среды делится на:

1) атмосферную; 2) почвенную; 3) микробиологическую; 4) жидкостную.

Интенсивность коррозии зависит от химического состава металла (его сплавов), содержания примесей и самого окислителя, его концентрации, влажности воздуха.

50. Защита металлов от коррозии

Защита металлов и сплавов от коррозии в агрессивных средах основывается на:

1) повышении коррозионной стойкости самого материала; 2) снижении агрессивности среды; 3) предотвращении контакта материала со средой с помощью изолирующего покрытия; 4) регулировании электродного потенциала защищаемого изделия в данной среде.

Существуют методы, используемые для защиты от электрохимической коррозии:

1) использование химически стойких сплавов; 2) защита покрытием поверхности металла или сплава; 3) снижение активности коррозийной среды; 4) электрохимические методы.

Самыми химически устойчивыми сплавами считаются нержавеющие (13 % хрома) и кислотоупорные (18 % хрома, 8-10 % никеля) стали.

Для покрытия металлов используются различные виды покрытий – металлические, неметаллические, покрытия, образующиеся при электрохимической и химической обработке поверхности металлов. Металлические покрытия – хром, никель, цинк, кадмий, алюминий, олово и др. Их наносят, используя методы гальванотехники.

Неметаллические покрытия – лаки, краски, эмали, фенолформальдегидные смолы и др.

Покрытия, получающиеся в результате обработки металла , – оксидные или солевые пленки (оксидирование алюминия).

Метод снижения агрессивности среды наиболее эффективен для изделий, используемых в малом количестве жидкости. Самыми распространенными агрессивными средами являются вода, водные растворы щелочей и кислот, почва и атмосфера. От концентрации растворенных кислорода и углекислого газа зависит агрессивность водных сред. Физически кислород и углекислый газ можно удалить, нагревая воду при пониженном давлении, химически – пропуская через слой стальных или железных стружек или обрабатывая восстановителем. Еще агрессивность водных сред снимают, используя ингибиторы коррозии. Анодные ингибиторы – гидроксид, карбонат, фосфаты, нитрит и бензоат натрия. Катодные ингибиторы – сульфаты цинка, бикарбонат натрия.

Лучший эффект достигается в сочетании с катодными ингибиторами. В кислых средах применяют органические ингибиторы. Существуют ингибиторы-пассиваторы – переводят металл в пассивное состояние (окислители пероксидного типа, соединения благородных металлов).

Агрессивность атмосферы зависит от ее влажности и района (промышленный, сельский и др.). Влияние атмосферы зависит от гигроскопичности продуктов коррозии металла и пылевых частиц на поверхности. Гигроскопичность продуктов коррозии стали уменьшают легированием медью в небольших количествах. Коррозионная агрессивность почвы обусловливается содержанием в ней О2, влажностью, электрической проводимостью, рН.