Наступление пассивности

Наступление пассивного состояния металлов характеризуется следующими явлениями:

Вещества или процессы, вызывающие в определенных условиях наступление пассивного состояния металлов, называют пассивирующими факторами или пассиваторами.

Пассиваторами являются: 1) окислители, например HNO3) NaNO3, NaNO2, Na2WO4, K2CrO4, Oa; 2) анодная поляризация (т. е. окисление соприкасающейся с электролитом поверхности металла постоянным электрическим током) от внешнего источника постоянного электрического тока или при работе металла в качестве анода в паре с другим металлом, являющимся катодом, которая в подходящих условиях при достижении определенного значения эффективного потенциала металла Уме и соответствующей ему анодной плотности тока /а может вызвать наступление пассивного состояния металла.

В условиях возможного наступления пассивности (в присутствии окислителя и при отсутствии активаторов) контакт с катодным металлом может обеспечить наступление пассивного состояния основного металла и значительно снизить при этом скорость его коррозии, т. е. является катодным проектором (см. с. 323). Контакт с анодным металлом в этих условиях затрудняет наступление пассивности основного металла, а если последний находится в пассивном состоянии, может его депассивировать, что приводит к увеличению его коррозии (см. с. 306).

В условиях возможного наступления пассивности (в присутствии окислителя и при отсутствии депассиваторов) анодная поляризация металла от внешнего источника постоянного электрического тока (см. с. 321) может вызвать наступление пассивного состояния при достижении определенного значения эффективного потенциала металла и тем самым значительно снизить коррозию металла. Этот эффект также находит практическое использование в виде так называемой анодной электрохимической защиты.

Для атмосферной коррозии металлов характерна легкость доступа кислорода к поверхности корродирующего металла, которая обусловлена малой затрудненностью диффузии кислорода тонкими слоями электролита и наличием энергичного самоперемешивания электролита в тонких слоях конвекции. Это приводит к тому, что атмосферная коррозия металлов даже под кислой тонкой пленкой влаги протекает преимущественно с кислородной деполяризацией. Вместе с тем легкость доступа кислорода к поверхности металла облегчает наступление пассивного состояния металла. Таким образом, с уменьшением толщины слоя электролита катодный процесс атмосферной коррозии металла облегчается, а анодный процесс затрудняется.

Анодная пассивность. Поляризация анода может быть также вызвана образованием пассивных пленок на поверхности металла. При определенных условиях (при наличии в растворе окислителей и отсутствии ионов-активаторов) анодная поляризация облегчает наступление пассивного состояния и ионизация металла сильно тормозится. Этот процесс сопровождается значительной анодной поляризацией А?а, которая для некоторых металлов может превышать значение 1 в.

Легко пассивирующиеся металлы при легировании ими слабо пассивирующихся металлов, как, например, железа, могут передать свою склонность к пассивации этим металлам при условии образования сплавов типа твердых растворов. На этом принципе основано, в частности, получение нержавеющих сталей и чугу-нов при их легировании кремнием или хромом. Наступление пассивного состояния при этом имеет место при определенном содержании легко пассивирующихся элементов в сплаве, часто сравнительно небольшом.

Принято считать, что с увеличением окислительной способности среды облегчается наступление пассивного состояния многих металлов и сплавов. Это, в частности имеет место для алюминия и сплавов железо — хром при повышенной концентрации азотной кислоты. Однако в ряде случаев при чрезмерном повышении окислительно-восстановительного потенциала запас:ивированный материал теряет свою пассивность и переходит в активное состояние. В работах Г. В. Акимова, В. П. Батракова и М. М. Куртепова показано, что скорость коррозии запассивированного железа и нержавеющих сталей в азотной кислоте возрастает в области концентраций выше 85—90%, как это видно из рис. 25 и 26. Это явление нарушения пассивности нержавеющих сталей и железа в сильно окислительных средах получило название1 перепассивации или транс-пассивности.

Наступление пассивного состояния хромистых сталей подчиняется правилу /г/8 порогов устойчивости Таммана, чем и объясняется то, что хромистые стали с небольшим содержанием хрома (менее '/в атомной доли) не являются в большинстве случаев устойчивыми в сильно агрессивных средах.

Вещества ( или процессы) , вызывающие в определенных условиях наступление пассивного состояния металлов, называют пас-сиваторами ( или пассивирующими процессами, факторами).

При изменении внешних условий пассивный металл может вновь перейти в активное состояние. Этот процесс называют активацией, или депассивацией. Вещества или процессы, нарушающие пассивное состояние металлов или затрудняющие наступление пассивности, называют активаторами или депассиваторами.

В электролитах, затрудняющих или исключающих наступление пассивности (например, в морской воде), снижение скорости коррозии металлов с увеличением скорости движения электролита не наблюдается (рис. 25Q).

В условиях возможного наступления пассивности (в присутствии окислителя и при отсутствии активаторов) контакт с катодным металлом может обеспечить наступление пассивного состояния основного металла и значительно снизить при этом скорость его коррозии, т. е. является катодным проектором (см. с. 323). Контакт с анодным металлом в этих условиях затрудняет наступление пассивности основного металла, а если последний находится в пассивном состоянии, может его депассивировать, что приводит к увеличению его коррозии (см. с. 306).

Ультразвук в одних случаях затрудняет наступление пассивности металлов (при анодном растворении железа, меди, кадмия, стали Х18Н9) в результате десорбции кислорода и диспергирования защитных пленок, а в других случаях (А1 и Ni в Na2SO4) Fe в NaOH + СГ) облегчает пассивацию, по-видимому, из-за удаления с поверхности металла активаторов.

В условиях возможного наступления пассивности контакт с катод-ним металлом моют облегчить наступление пассивности состояния основного металла и тем самым снизить скорость его коррозии.

Применение анодной защиты позволяет в качестве конструкционного материала для оборудования химической промышленности использовать различные нержавеющие стали и титан, хорошо пассивирующиеся во многих средах. Приложенный анодный ток ускоряет наступление пассивности, способствует ее сохранению продолжительное время, позволяет подобрать условия оптимального пассивирования, а в ряде случаев использовать более низколегированные стали.

Применение анодной защиты позволяет в качестве конструкционного материала для оборудования химической промышленности использовать различные нержавеющие стали и титан, хорошо пассивирующиеся во многих средах. Приложенный анодный ток ускоряет наступление пассивности, способствует ее сохранению продолжительное время, позволяет подобрать условия оптимального пассивирования, а в ряде случаев использовать более низколегированные стали.

Элементарные кривые: I — перенапряжение ионизации металла; // — концентрационная поляризация; ///— перенапряжение кислорода; БГ и ЕГ — наступление пассивности.

растворения меди 1, но и непосредственное электрохимическое окисление меди с образованием окисных и гидроокисных соединений. Они-то и обусловливают наступление пассивности.

Исследование анодного поведения стали 2Х18Н9 во втором растворе методом снятия поляризационных кривых показало, что и в этом растворе зафиксировано наступление пассивности при анодной поляризации. По результатам коррозионных испытаний установлено, что в области пассивных значений потенциалов от +0,69 до +0,79 в межкристаллитная коррозия отсутствует, на участке транссассивности происходило межкристаллитное разрушение на небольшую глубину. В отсутствие анодной поляризации, при стационарных потенциалах образцов, соответствующих в данных случаях неполному пассивному состоянию, развивалась интенсивная межкристаллитная коррозия.