Файл: Эксплуатационные свойства и применение горючего, смазочных материалов и специальных жидкостей учебное пособие..pdf

катода смещается в сторону более отрицательных значений. Такое смещение облегчает переход электронов на частицы раствора, в ре­ зультате чего скорость их разряда увеличивается. Новое значение потенциала Ек будет более отрицательное, чем Е°к.

электроны, оставшиеся в металле.

Анодная поляризация также связана с замедленностью пере­ хода ионов металла в раствор, вследствие чего плотность электро­ нов на поверхности анода понижается, а Еа становится меньше, чем Е °а. Изменения потенциалов в зависимости от силы тока, про­ текающего между металлами, показано на рис 28, где начальные потенциалы металлов, играющих роль анода и катода, соответст­ венно обозначены Е °а и Е °„ a R — общее сопротивление систе­ мы. Кривые E °s Еа и Е °КЕ К называют п о л я р и з а ц и о н н ы м и .

Скорость коррозии. Скорость коррозии UK,,,, в общем виде мо­ жет быть определена количеством материала, превращенного з продукты коррозии GKOp, с единицы поверхности в единицу времени

\V7 __ ^еор

54 '

Скорость химической коррозии зависит от скорости реакции реа­ гирующих веществ и от свойств защитной пленки — слоя продук­ тов коррозии, возникающего в результате процесса и сцепленного с поверхностью металла. Если защитная пленка создает серьезное

препятствие для дисЬфузии активных атомов или молекул среды к поверхности металла и атомов металла через пленку наружу к. ее границе, то скорость коррозии оказывается небольшой и умень­ шается но мере роста толщины защитной пленки.

Скорость химической коррозии Wx. к может быть определена па уравнению

с а.в— концентрация агрессивных веществ в коррозионной среде; Б — коэффициент, учитывающий влияние ускоряющих или за­

пленки.

Скорость электрохимической коррозии W3.к определяется па формуле

Е — Е

э-к _ V K+ Pa + # ’

где К — коэффициент, равный отношению грамм-эквивалентного веса корродирующего металла к числу Фарадея;

Ек— Еа — разность потенциалов равновесного катодного и анод­ ного процессов;

Рк и Ра— соответственно катодная и анодная поляризуемость; R — омическое сопротивление системы.

Движущей силой электрохимической коррозии является вели­

ется величиной знаменателя. Очевидно, что для данного-металла

рость коррозии в основном зависит только от кинетики катодного и анодного процессов. При коррозии металлов в углеводородном горючем или смазочном материале величина омического сопротив­ ления имеет существенное значение.

Скорость электрохимической коррозии пропорциональна вели­ чине протекающего при этом электрического тока, поэтому кинети­ ку процесса могут характеризовать поляризационные кривые. На рис. 29 приведены обобщенная анодная поляризационная кривая E°aQ и катодная кривая Е°КР . Равновесное значение анодного по­ тенциала металла в данных условиях равно Е°а. Кривая Е °аС со­ ответствует логарифмической зависимости потенциала электрода от плотности тока при растворении металла в активном состоянии. При электрохимической коррозии металла в горючем и смазочном материале такая зависимость обычно не реализуется* так как на

114

анодных участках возникают защитные пленки, в результате чего анодная поляризационная кривая отклоняется от логарифмической зависимости. На рисунке началу возникновения пленки соответст­ вует точка В. Защитная пленка может образоваться за счет окис- ■ кых, адсорбционных и хемосорбционных соединений, изменяющих химическую и электрохимическую способность металла.

Скорость процесса образо­ вания защитной пленки при потенциале Е ' еще мала, одна­ ко анодный процесс начинает тормозиться. В точке Д уско­ рение анодного процесса ра­ створения металла делается равным его замедлению и, та­ ким образом, достигается пре­

Если в горючем и смазочном материале находятся активные по отношению к образующейся защитной пленке ионы, например хло­ ра или брома, то может наступить так называемый процесс про­ боя пленки (кривая ML). Это явление объясняют наступлением при достижении определенного потенциала процесса постепенного вы­ теснения кислорода из защитной пленки ионом галогена. В резуль­ тате этого защитный окисел заменяется растворимым соединением металла и анодный процесс, включающий реакцию

Ме + Н20 = М е 0 + 2Н+ +2е~ ,

начинает идти с образованием соединения металла и активного аниона, например,

Ме + 2 С Г =МеС12 + 2 е ~ .

Протекание этой реакции на отдельных участках приводит к процессу анодного роста питтингов. Указанное явление возможно, например, при использовании в системах охлаждения жидкостей с повышенным содержанием хлоридов.

Если в горючем и смазочном материале активных соединений но отношению к пленке нет, то при достижении определенного по­ тенциала анода сила тока вновь начинает возрастать (точка О), что соответствует началу процесса анодного выделения кислорода при разложении воды, входящей в состав коррозионной среды по

реакции 2Н20 = С)2+4Н+ +4е~. После этого анодная кривая на участке OQ вновь имеет логарифмическую зависимость.

Необходимо отметить, что деление коррозионных процессов на химические и электрохимические несколько условно, так как часто эти процессы протекают одновременно и наблюдается переход из одного вида коррозии в другой.

Природа корродирующего материала. Скорость, вид и распре­ деление коррозии определяются природой корродирующего мате­ риала, составом коррозионной среды (коррозионностью горючего и смазочных материалов) и условиями коррозии. Перечисленные факторы настолько взаимосвязаны, что нельзя судить о скорости коррозии вообще, не относя их к данному материалу и условиям.

Основным конструкционным материалом, в контакте с которым находятся горючее и смазочные материалы, являются металлы и их сплавы. Факторы, влияющие на скорость коррозии, определяются составом, структурой, внутренним напряжением и состоянием по­ верхности металла. Они зависят также от химических, физических свойств корродирующего вещества и степени его пассивации.

Металлическое состояние большинства технических металлов в условиях коррозионной среды термодинамически неустойчиво. Приближенное суждение о степени этой неустойчивости можно сде­ лать по величине соответствующих стандартных электродных по­ тенциалов (табл. 11).

116

Практически коррозионная устойчивость технических металлов определяется не только их электродными потенциалами, но и реаль­ но установившимися скоростями коррозионного процесса. Так, сви­ нец, имеющий небольшие значения стандартного электродного по­ тенциала, в условиях лабораторных испытаний оказался наименее устойчивым из всех составляющих, входивших в состав антифрик­ ционного сплава, что характеризуется данными табл. 12.

В двигателях и агрегатах трансмиссий процесс разрушения де­ талей чаще всего связан с коррозионно-механическим износом. 3 зависимости от того, какой процесс преобладает: механическое из­ нашивание или коррозионное разрушение,— в состав смазочных масел вводят соответствующие присадки. При этом эффектив­ ные противоизносные и противозадирные присадки в значительной степени реагируют с поверхностью трущихся металлов, образуя продукты коррозии, имеющие желательные антифрикционные и противоизносные свойства.

Влияние защитных пленок. Существенное влияние на скорость коррозии оказывают свойства пленок, образующихся на поверхно­ сти корродирующего металла. В зависимости от условий образо­ вания пленки могут иметь различную толщину: от мономолекулярной до нескольких миллиметров. Однако ошибочно полагать, что чем толще пленка, тем она надежнее защищает металл от корро­ зии. В действительности часто лучшими защитными свойствами обладают тонкие пленки, но для этого они должны быть сплошны­ ми и беспористыми.

Необходимость возникновения сплошной защитной пленки оче­ видна: объем продуктов коррозии должен быть не меньше объема металла, вступившего в реакцию. Условие сплошности является необходимым, существенным, но не единственным. Защитная плен­ ка должна иметь хорошее сцепление с металлом, быть прочной и эластичной, химически стойкой в условиях воздействия на нее кор­ розионной среды и сил трения. Желательно, чтобы кристаллическая решетка пленки была сходной с кристаллической структурой ме­ талла

117