Вироби з металів та їхніх сплавів, крім золота і платини, під впливом повітря, вологи поступово руйнуються в результаті хімічних реакцій, які самочинно відбуваються між металами і речовинами, що містяться в навколишньому середовищі. У результаті корозії змінюється зовнішній вигляд металу: гладенька, добре відполірована поверхня стає шорсткою, покривається різними продуктами корозії, якість виробів і споруд погіршується. Вони можуть стати навіть зовсім непридатними для використання. У результаті корозії залізні вироби покриваються бурим нальотом, вироби із цинку і алюмінію набувають білого чи сірого кольору. На поверхні мідних виробів появляється зеленкувато-блакитний наліт – це основна сіль (CuOH)2CO3, що є отруйною речовиною. Срібні предмети темніють.
Корозія завдає великої шкоди, особливо залізним матеріалам, які найбільш поширені. Іржа «з’їдає» мільйони тонн заліза в світі щорічно. Вважають що в рік руйнується 20% сталі, тобто кожна шоста домна працює на повернення збитків, або ¼ чавуну і сталі витрачається для компенсації збитків від корозії. Крім основних витрат, існують і побічні витрати на ремонт і заміну деталей, втрата газу і нафти в пошкоджених нафтопроводах, псування продуктів, втрата здоров’я і життя людей під час аварій.
Суть корозії
Атоми металічних елементів під час взаємодії з компонентами довкілля втрачають електрони, тобто окиснюються: Mе0 – nē → Men+.
Метал, що перебував у вільному стані, перетворюються на різні сполуки: оксиди, гідроксиди, солі.
Суть процесу корозії заліза полягає в тому, що атоми Феруму під впливом кисню, води і Гідроген-йонів поступово окиснюється. У загальному вигляді процес корозії заліза і його сплавів можна зобразити так: Fe0 – 2ē → Fe2+; Fe2+ – ē → Fe3+;
а) процес корозії у сухому повітрі: 
;
б) процес корозії у вологому повітрі: 
; 
;
Оскільки в повітрі можуть міститься оксиди CO2, SO2, та оксиди Нітрогену, то в результаті їхньої взаємодії з водяною парою утворюються кислоти. Капельки роси на металічному виробі – це слабкі розчини кислот, які сприяють корозії залізних матеріалів:
в) в присутності йонів Гідрогену: 
.
Корозія металу різко посилюється, якщо він стикається з якимось іншим, менш активним металом, тобто розміщеним справа від нього в електрохімічному ряді напруг металів. Корозія послаблюється, якщо метал стикається з активнішим металом, тобто розміщеним зліва від нього в електрохімічному ряді напруг металів. Швидкість корозії даного металу залежить також від складу середовища, в якому перебуває метал. Корозія заліза послаблюється в присутності гідроксид-йонів OH–.
Типи корозії
| КОРОЗІЯ | ||||
| Хімічна (руйнування Me під дією оточуючого середовища) |
Електрохімічна (руйнування Me в контакті з іншими Me) |
|||
| газова (арматура печей, двигуни внутрішнього згоряння). |
атмосферна окиснення Me на повітрі: 2Ca0 + O2 → 2Ca–2O |
в розчинах неелектролітів в розчинах нафти, газу. | ґрунтова трубопроводи, кабелі, деталі будівельних споруд |
контактна при контакті двох металів у водному розчині кислот: |
| Руйнується більш активний метал: | ||||
| анодна реакція: Fe0–2ē → Fe2+ |
катодна реакція: 2H++2ē → H2↑ |
|||
| 2Fe0 + O2 + 2H2O → 2Fe(OH)2 | ||||
Під хімічною корозією розуміють руйнування металу при взаємодії його з сухими газами або рідинами, які не проводять електричного струму. При нагріванні металів на повітрі більшість з них окиснюється. Якщо оксид щільно покриває поверхню металу, то він оберігає метал від дальшого окиснення і руйнування. У деяких металів, особливо у заліза та його сплавів оксиди утворюються у вигляді пористого шару, який не захищає поверхні металу від дальшого окиснення.
Газова корозія металів відбувається в печах, вихлопних трубах, тощо. Атмосферна корозія зумовлена окисненням металу киснем, сірководнем, галогенами, сульфур(IV) оксидом та іншими газами, що містяться в атмосфері.
Найбільшої шкоди завдає електрохімічна корозія. Електрохімічна корозія спостерігається при контакті двох металів різної активності з водою чи іншим електролітом. На поверхні будь-якого металу конденсується вода, в якій розчинено атмосферні гази, тобто утворюється розчин електроліту. У ґрунті електролітом служать розчини солей. Якщо метал містить домішки або стикається з іншим металам, виникає гальванічна пара і починається електрохімічна корозія – електрони переходять від більш активного металу до менш активного. Лише чисті метали не піддаються корозії. Так, чисте (метеоритне) залізо на повітрі не іржавіє.
Способи захисту від корозії
| Захист від корозії | ||||
| Захисне покриття | Виготовлення сплавів стійких до корозії (нержавіючі сталі). | Зміна середовища (добавляння інгібітора). | Електрохімічні: а) заклепки більш активних металів; б) протекторний захист; в) нейтралізація електричного струму. |
|
| Металами (Ni, Au, Cr, Zn, Sn) | Неметалами (лаком, фарбою, емаллю). | |||
Захисні поверхневі покриття металів бувають металічними (покриття цинком, оловом, свинцем, нікелем, хромом, золотом та іншими металами) і неметалічними (покриття лаком, фарбами, змазками, ґумою, каучуком). Ці покриття ізолюють метал від зовнішнього середовища. Крім того, покриття залізних виробів надає їм привабливого зовнішнього вигляду.
Добавки нікелю, міді, кобальту посилюють антикорозійні властивості сталі. Введенням до складу сталі близько 12% хрому добувають нержавіючу сталь стійку проти корозії.
Для уповільнення корозії металевих виробів до електроліту вводять речовини (найчастіше органічні), які називають інгібіторами. Останнім часом зроблені леткі (атмосферні) інгібітори, якими просочують папір і обгортають ним металеві вироби. Пари інгібіторів адсорбуються на поверхні металу і утворюють на ній захисну плівку.
Електрохімічні методи використовують у середовищах, які добре проводять електричний струм.
Чим більше різняться між собою за хімічною активністю два метали, що стикаються, тим сильніше кородує активніший з них і тим надійніше захищений від корозії менш активний метал. Протекторний захист застосовують у тому разі, коли захищається конструкція (корпус судна, підземний трубопровід), яка перебуває в середовищі електроліту (морська вода, підземні ґрунтові води, тощо). Суть такого захисту полягає в тому, що конструкцію сполучають з протектором (від лат. protector – «захисний») – більш активним металом, ніж метал конструкції. Металічні деталі, наприклад, рейси, скріплюють заклепками із більш активних металів.
Захистити метал від корозії можна, зробивши його катодом, тобто з’єднавши з негативним полюсом джерела струму – катодний захист. За певної сили струму окисник відновлюється на катоді, анод окиснюється, що забезпечує стійкість виробу до корозії.
Для гальмування корозії нині все ширше впроваджують методи штучного осушення повітря, яке оточує вироби. Несприятливе до корозії середовище створюють у паронепроникних чохлах або металевих контейнерах за допомогою спеціальних речовин (наприклад, силікагелей). У цих умовах на поверхні виробу не утворюється плівки вологи і корозія не виникає. Такий спосіб захисту застосовують при транспортуванні машин і деталей морськими шляхами. Зараз розробляються нові методи захисту металів, а також створюються речовини – замінники металів – пластмаси, кислототривкі цементи, тощо.
Пов'язані публікації:
§17. Хімічні властивості металів
§24. Металічні руди. Загальні способи добування металів
Узагальнення і систематизація знань з теми «Прості речовини, метали і неметали»
§27. Поширеність Феруму в природі. Застосування заліза. Руйнування заліза в природних умовах
§26. Розвиток металургії в Україні. Охорона навколишнього середовища
§22. Алюміній та сполуки алюмінію
