Пассивность металлов

Пассивность - состояние повышенной стойкости металла к коррозионным разрушениям, которое возникает из-за торможения анодного процесса электрохимической коррозии.

Высокая коррозионная стойкость металлов может быть достигнута различными способами, но под пассивностью металла подразумевают лишь стойкость к коррозии, обусловленную торможением именно анодного процесса.

Ярким примером пассивности металлов является резкое торможение скорости разрушения железа в растворе азотной кислоты с достаточным повышением ее концентрации.

Пассивироваться могут очень многие металлы, в зависимости от условий. К ним относится: алюминий, хром, титан, кобальт, молибден, никель, железо, магний и др.


Характеристика пассивного состояния



Переход в пассивное состояние металла можно распознать по довольно большому смещению потенциала металла в более положительную сторону и резкому уменьшению скорости коррозии. Это указывает на то, что металл перешел в пассивное состояние, и произошло торможение анодного процесса электрохимической коррозии.


Пассиваторы и активаторы (депассиваторы)

Некоторые вещества могут способствовать переходу металла в пассивное состояние либо наоборот, переводить из пассивного в активное.

Пассивированию поверхности способствуют:

- окислители (O2, HNO3, NaNO2, K2CrO4, NaNO3, Na2WO4 и др.);

- анодная поляризация.

Некоторые металлы могут оставаться в пассивном состоянии еще некоторое время после окончания воздействия пассивирующих веществ.

Пассивная поверхность металла при изменении условий окружающей среды может перейти с пассивного состояния в активное. Также такой переход может быть вызван воздействием активирующих веществ.

Активации поверхности способствуют:

- катодная поляризация;

- восстановители (H2, Na2S2O3, Na2SO3 и др.);

- повышение температуры;

- некоторые ионы (активные ионы, такие, как ионы хлора, йода, водорода, брома, SO42- и др.);

- механическое повреждение (если металл не находится в среде, которая его пассивирует).


Теория пассивности

Пассивное и активное состояние поверхности металла изучались многими учеными. Переход поверхности с активного состояния в пассивное, и наоборот – совокупность многих довольно сложных процессов. Для их объяснения существует множество теорий. Наиболее распространенные пять из них:

- адсорбционная теория пассивности;



- пленочная теория пассивности;

- кинетическая теория пассивности;

- теория электронных конфигураций;

- теория пассивационного барьера.


Адсорбционная теория пассивности

Адсорбционная теория пассивности основана на защитном действии кислорода, окислителей и других веществ, которые попадая на поверхность металла, образуют мономолекулярный адсорбционный слой. Кислород способствует снижению активности поверхностных атомов металла, насыщая их валентности. Это явление также может быть связано с торможением анодного растворения основного металла.

Адсорбционную теорию пассивности изучали такие ученые, как А.Н. Фрумкин, Б.Н. Кабанов, Б.В. Эйшлер, Я.М. Колотыркин и др.


Пленочная теория пассивности



Пленочная теория пассивности основана на образовании на поверхности металла тончайшей пленки продуктов коррозии (результат взаимодействия окружающей среды и металла). Продукты коррозии чаще всего представляют собой оксиды металла. Качество оксидной пленки определяет ее защитные свойства.

В основе пленочной теории пассивности металлов лежит предположение Фарадея (1876 год), которое гласит о том, что пассивное состояние поверхность металла приобретает в результате наличия на ней химически связанного кислорода.

Кроме Фарадея данную теорию изучали Эванс, В.А. Кистяковский, П.Д. Данков, Г.В. Акимов и многие другие.


Кинетическая теория пассивности



Кинетическая теория пассивности подразумевает трудности в протекании анодного процесса ионизации металла. Торможение анодного процесса, по данной теории, происходит из-за образования твердого раствора металла с окислителем. Оксидные слои влияния на пассивность металла не оказывают.

Кинетическую теорию пассивности изучали Закур, Ферстер, Ле-Блан и др.


Теория электронных конфигураций

Теория электронных конфигураций подразумевает легкий переход в пассивное состояние переходных металлов в периодической системе Менделеева из-за того, что они в металлическом состоянии имеют незаполненные d-уровни (т.е. внутренние оболочки их не полностью укомплектованы). Окислитель, попадая на поверхность металла, забирает электроны у металла с внешних уровней, тем самым переводя его в пассивное состояние.

Основоположниками теории электронных конфигураций были Улиг и Рассел.


Теория пассивационного барьера

Теория пассивационного барьера предусматривает влияние анодной поляризации на скорость растворения металла.

Ссылка на первоисточник