74
4.6. Водород қутбсизланиши билан борадиган коррозия жараёнлари.
Катод реакцияси водород ажралиши билан борадиган металлар
коррозияси
водород қутбсизланиши билан борадиган металлар коррозияси
дейилади.
Металлар коррозияси водород қутбсизланиши билан қуйидаги ҳоллада
боради:
•
Н
+
ионларининг юқори активлигида,
яъни кислоталар эритмасида,
масалан темир, рух ва бошқа металларнинг кислоталарда эришида;
•
металл ионизация потенциалининг етарлича манфий қийматларида,
масалан, магнийнинг сувдаги ёки тузларнинг эритмасида;
Амалда бу ҳодисаларни кислоталарни сақлаш ва ташишда,
металлар
сиртига кислотали ишлов беришда, кислота олишдаги адсорбция босқичида
кузатиш мумкин.
Термодинамик нуқтаи назардан водород қутбсизланиши билан борадиган
металлар коррозияси Е
а
< Е
k
шарт бажарилгандагина амалга ошади.
Водороднинг парциал босими Р
Н2
=0,1 Мпа ва Р
Н2
= 5·10
–8
МПа бўлганда
(иккинчиси Н
2
нинг атмосферадаги парциал босими) водород электроди
мувозанат потенциалининг қийматлари рН га боғлиқ ҳолда 4.5-жадвалда
келтирилган.
4.5-жадвал
Водород электроди мувозанат потенциалининг 25
о
С ҳароратдаги муҳитнинг
рН га боғлиқлик қийматлари
Водороднинг босими Р
Н2
, МПа рН нинг қуйидаги қийматларида Е
р
, В
0
7
14
5·10
–8
+0,186
–0,228
–0,641
0,1
0
–0,415
–0,828
Водород ажралишининг катод жараёни қуйидаги босқичлардан иборат
бўлади:
• гидратланган водород ионларининг металл сиртига ўтириши туфайли
массанинг кўчиши;
• Н
з
О
+
разрядланишининг электрокимёвий босқичи ва Н
2
нинг ҳосил
бўлиши;
• Н
2
нинг
металл сиртидан ажралиши;
Ишқорли эритмаларда Н
з
О
+
ионининг концентрацияси жуда кичик
бўлганлиги
сабабли
водороднинг
ажралиши
сув молекуласининг
қайтарилиши ҳисобига амалга ошади:
2Н
2
О + 2
е
= Н
2
↑ + 2OH
–
Кўп ҳолларда металларнинг коррозияси юқори Н
3
О
+
концентрацияли
эритмаларда юз берганлиги сабабли Н
3
О
+
бўйича концентрацион қутбланиш
кузатилмайди.
75
Катод қутбланишининг асосий сабаби электрокимёвий разряднинг
секинлашган босқичи ёки газсимон маҳсулот
ажралиши билан борадиган
молекуляр водород бўйича концентрацион қутбланиш ҳисобланади.
Н
2
нинг кинетикаси ва ажралиш механизми катта ва алоҳида масала
бўлиб, уни ўрганиш ва ривожлантиришда академик А.Н. Фрумкин илмий
мактабининг олимлари муносиб ҳисса қўшдилар. Бу ишлар электрокимё фани
бўйича дарсликларда кенг ёритилган. Мазкур китобда эса қисқа ва асосий
маълумотлар келтириган.
Ток зичлигининг
кенг интервалида Н
2
ажралиш реакциясининг тезлиги
Тафел тенгламаси орқали ифодаланади. Ток зичлигининг кичик 10
–4
–10
–5
А/см
2
қийматларида потенциал ўзгаришининг ток зичлигига боғлиқлиги
чизиқли бўлиб ҳисобланади. Кўпгина металлар учун Е—lg
i
координата-
ларида b қиялик 118 мВ га тенг бўлиб, битта электрон ўтиши механизми
орқали разряднинг секинлашган босқичи билан борадиган ҳолга тўғри келади.
Бироқ бунда бошқа механизмлар ҳам бўлиши мумкин.
Тафел тенгламасидаги (4.22)
a
'
константа катоднинг материалига ёки
қотишма таркибига кирувчи бошқа катод қўшшимча материалларга боғлиқ
бўлиб, унинг қиймати ток зичлиги 1 А/см
2
бўлгандаги кучланиш
зўриқишининг катталиги сифатида аниқланади. Кучланиш зўриқишининг энг
катта қиймати қўрғошин, симоб, кадмий ва рухда кузатилади.
Молекуляр водороднинг секинлашган диффузияси оқибатида юз
берадиган қутбланиш газнинг концентрацион қутбланиши деб номланади.
Катод токининг энг кичик қийматларидан бошлаб, у водород деполяризацияси
жараёни билан
бирга амалга ошади.
Кўп ҳолларда Н
2
ажралишининг қутбланиш эгрилиги 4.6-расмда
тасвирланган кўринишда (АВ ва ВС қисмлар) бўлади. Баъзи металлар учун Н
2
нинг ажралиши водородланиш жараёни билан бирга кечади. Водороднинг
ҳосил бўлишида адсорбцияланган Н
адс
водород атоми металлда ютилиб, унинг
ҳажми бўйлаб диффузияланади. Н
адс
атомлари кристалл панжара тексликлари
ва вокансияларида тўпланиб, у ерда рекомбинация жараёни орқали Н
2
молекулаларига айланади. Бунда металл ҳажми бўйлаб босим ортади ва дарз
кетиш туфайли металлнинг яхлитлиги бузилиши мумкин.
Шундай қилиб, водород қутбсизланиши
билан борадиган металлар
коррозияси қуйидагилар билан характерланади:
• металл коррозияси тезлигининг эритма рН ига кучли боғлиқлиги;
• қотишмалар коррозияга чидамлилигининг уларнинг табиатига ва
улардаги катод қўшимчаларига кучли боғлиқлиги;
• металлнинг эриши давомида унинг сиртида бегона аралашмаларнинг
кўпайиши туфайли вақт ўтиши билан коррозия тезлигининг ортиши;
• металларда водородли мўртлашувнинг пайдо бўлиши;
