Влияние структуры кристаллической решетки и типа сплава на скорость коррозии

Скорость и характер коррозии металла зависят от множества факторов, таких как внутренние, внешние, механические и конструктивные. Внутренние факторы связаны с природой самого металла, его составом, структурой и состоянием поверхности. К ним можно отнести термодинамическую устойчивость, тип кристаллической решетки металла и ее внутренние напряжения, наличие примесей и др.

Металлические сплавы делятся на гетерогенные (рисунок 1) и гомогенные (рисунок 2).

Рисунок 1 – Гетерогенный сплав

Рисунок 2 – Гомогенный сплав

В гетерогенных сплавах присутствуют две или более фазы, а гомогенные сплавы состоят из одной фазы. Структура сплава оказывает значительное влияние на характер протекания электрохимической коррозии. Для гетерогенных сплавов коррозия характеризуется структурно-избирательным разрушением, при котором растворяются электрохимически менее отрицательные фазы. Примеси, имеющие более положительный электрохимический потенциал, чем основной металл, ускоряют электрохимическую коррозию. В гомогенном сплаве атомы компонентов сохраняют свою индивидуальность, и активность сплава по отношению к коррозии не выравнивается, что связано с уменьшением свободной энергии при образовании твердого раствора. Поверхность сплава не является однородной, и на начальной стадии коррозии происходит компонентно-избирательная коррозия с накоплением более коррозионностойких компонентов. Кроме того, существуют энергетические неоднородности в кристаллической решетке сплава, обусловленные различного рода дефектами трех типов – вакансия (а), дислоцированный атом (б) или примесный атом (в) (рисунок 3).

а)

б)

в)

Рисунок 3 – Дефекты кристаллической решетки

При образовании гомогенного сплава типа “твердый раствор” атомы разных компонентов не теряют своей индивидуальности, и активность каждого атома по отношению к коррозии остается неизменной. Это связано с тем, что свободная энергия атомов при образовании твердого раствора уменьшается на 4,8 кДж/г-атом, что эквивалентно изменению электродного потенциала на 20 мВ. При образовании сплава происходит сохранение индивидуальных свойств атомов, поэтому компоненты сплава не становятся более склонными к хемосорбции или пассивации. В результате поверхность сплава не является гомогенной, а на начальной стадии коррозионного процесса происходит компонентно-избирательная коррозия. Энергетическая неоднородность кристаллической структуры сплава также влияет на степень коррозионной активности. Атомы на углах кристаллических граней обладают наибольшей энергией, и их растворение происходит легче, чем атомов, находящихся в центре кристаллической решетки или на других углах.