Диссертация (1149805), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Другие виды коррозионных повреждений (коррозионное растрескивание, щелевая коррозия и т. д.)в представленной работе не рассматриваются.1.1История развития знаний о коррозииИспользование человеком металлов началось за несколько тысячелетий донашей эры (до наших дней сохранились монеты, украшения, оружие, орудиятруда, предметы, предназначенные для использования в сакральных ритуалах).Поскольку агрессивные для металлов среды существовали в природе уже тогда (вода, микроорганизмы, кислород, озон и др.), вряд ли можно сомневатьсяв том, что человечество сталкивалось с коррозией с древних времён.
Первыепопытки защитить металл от ржавчины, вероятно, относятся к эпохе раннегожелезного века [31]. Ещё у Геродота описаны очищение металлов от ржавчиныполированием и способы лужения [32]. Травление металлов также начали применять до н. э. [33]. Некоторые исследователи полагают, что крахмал и маслаиспользовались как ингибиторы коррозии в Римской империи [34].
Описаниержавчины встречается у Платона [33]. Однако накопление знаний о коррозиипроисходило медленно, а систематическое экспериментальное и теоретическоеизучение процесса коррозии началось лишь несколько столетий назад.Средневековые алхимики в своих опытах наблюдали различные реакцииметаллов в различных растворах (средах); по-видимому, ими было отмечено,14что некоторые вещества замедляют ржавление металлов (т. е.
являются ингибиторами коррозии), а также, что у некоторых металлов в отдельных средахпостепенно снижается скорость коррозии (явление пассивности металлов) [33].В Индии металлы специально растворяли для использования в медицинскихцелях, т. е. имелись знания о кислотах и щелочах, в которых металлы растворяются [33].Конрад Кайзер (Kyeser) в своём труде «Военные фортификации»(Bellifortis, 1405), описал применение азотной кислоты для травления оружия,сделанного из железа [33].
Травление — локальное химическое воздействие —можно рассматривать как управляемую коррозию [2]. После труда К. Кайзерав течение XV–XVI вв. было опубликовано несколько книг с описанием техниктравления [33].Роберт Бойль (Boyle) в 1675 г. впервые определил процесс коррозии каквзаимодействие металла с окружающей средой [33].Одним из первых русских учёных, исследовавших процесс коррозии, былМихаил Васильевич Ломоносов.
В середине XVIII в. он проводил опыты по растворению железа в кислотах и обнаружил, что окалина — это соединение металла с кислородом (до этого господствовало другое представление о процессержавления) [32;33]. Также М. В. Ломоносовым было отмечено, что в некоторыхкислотах скорость растворения железа снижается после первоначально болееактивного (быстрого) корродирования; он предположил, что это объясняетсяформированием на поверхности металла защитной плёнки (пассивность металлов) [2; 32; 33].
Несколько позже явление пассивации металлов описали немецкий учёный Карл Венцель (Wenzel) в 1782 г. и шотландец Джеймс Кейр (Keir)в 1790 г. [2; 32; 34].Французский учёный Антуан Лоран Лавуазье (Lavoisier) заметил (хотя и не связал это с коррозией), что металлы окисляются, вступая во взаимодействие с кислородом (1775 г.) [33]. Его опыты подтвердили описанныйМ. В.
Ломоносовым процесс образования ржавчины. В последствии А. Лавуазьеразвил новые теории окисления и горения, противоположные тем, которые были приняты на тот момент. Его взгляды на окисление металлов дали новыйтолчок к пониманию процесса коррозии как химической реакции.15Карл Венцель в «Учении о сродстве тел» (1777 г.) показал, что скоростьрастворения металла в кислоте зависит от концентрации кислоты (пропорциональна ей).На рубеже XVIII–XIX вв. железо получило промышленное использование(для строительства мостов, железных дорог, морских судов). Это простимулировало развитие металлургии и дальнейшее изучение коррозии.Итальянские учёные Луиджи Гальвани (Galvani) и Алессандро Вольта(Volta) в конце XVIII в.
своими исследованиями положили начало электрохимии. Гальвани обнаружил, что при контакте электролита и различных видовметалла (например, железный ключ и серебряная монета) возникает разностьпотенциалов (1780 г.). Вольта в 1800 г. создал химический источник тока, поместив пластины из меди и цинка в кислоту. Хотя сами они не связывали своиэксперименты и их результаты с коррозией, впоследствии было обнаружено,что при взаимодействии металла с электролитически проводящей средой происходит коррозионный процесс — электрохимическая (гальваническая) коррозия [2; 33; 35; 36].
Иоганн Риттер (Ritter) и Уильям Волластон (Wollaston) в начале XIX в. предположили, что гальванический эффект, описанный Гальвани,объясняется химической реакцией, происходящей между металлом и кислотой(раствором) [33]. Эти наблюдения вызвали интерес научного сообщества в Европе и России, гальванический эффект исследовали многие учёные: ГэмфриДэви (Davy), Майкл Фарадей (Faraday), Йонс Берцелиус (Berzelius), НиколайНиколаевич Бекетов и др. [33].Предположение об электрохимическом протекании коррозии было высказано в XIX в.
[33]. Согласно этому предположению, коррозия происходитвследствие образования на поверхности металла локальных гальваническихэлементов. Существенный вклад в обоснование и развитие этой теории внесли М. Фарадей, Огюст Де ля Рив (De la Rive), Н. Н. Бекетов, Николай Николаевич Каяндер, Стефано Марианини (Marianini), Владимир АлександровичКистяковский, Дж. Астон (Aston), Уолтер Нернст (Nernst), Лев ВладимировичПисаржевский и др. Впоследствии теорию развивали Георгий ВладимировичАкимов и Ю. Р. Эванс (Evans) [31].Большое значение для изучения процесса коррозии имели работы Э.
Холла (Hall), который в 1819 г. показал, что при отсутствии воздуха железо и медь16не корродируют, и Г. Дэви (1824), доказавшего, что морская вода растворяетмедь даже без наличия свободного кислорода, и описавшего метод катоднойзащиты [32]. В 1820 г. русский изобретатель Семён Прокофьевич Власов предложил для защиты от коррозии медной обшивки морских судов обрабатыватьжелезные гвозди в кипящем масле, что оказалось более результативным, чемкатодная защита Дэви [37]. Йонс Берцелиус впервые выделил с свободном состоянии кремний (в 1823 г.), цирконий (1824) и титан (1825), которые нашлиприменение в области защиты от коррозии [33].Майкл Фарадей обнаружил связь между электрическим током и химической реакцией (1831–1840). Спустя 100 лет с использованием его законов было дано определение коррозии металла в электролите как электрохимическогопроцесса [33].
Многие современные методы определения скорости коррозионного растворения основаны на принципах, введённых М. Фарадеем [33]. Фарадейнаблюдал явление пассивности металлов в своих экспериментах и объяснил егопоявлением на поверхности материала тонкой защитной плёнки [38]. Само понятие «пассивного» металла ввёл в 1836 г. немецкий учёный Кристиан Шёнбейн(Schönbein) во время совместной работы с М. Фарадеем [33].Американский учёный Джозайя Гиббс (Gibbs) описал связь свободнойэнергии и химического потенциала [39], что сыграло существенную роль в понимании процесса коррозии [33; 35].Швейцарский химик О.
Де ля Рив объяснил растворение цинка в кислотедействием микро-гальванических элементов (1830 г.). Позже теория О. Де ляРива развивалась Г. В. Акимовым и Ю. Р. Эвансом. Стефано Марианини установил, что наличие кислорода необходимо для электрохимического воздействияводы на железо [31; 34; 38]. Шведский химик Сванте Аррениус (Arrhenius) в1887 г. сформулировал теорию электролитической диссоциации [37]. Русскийучёный Н. Н.
Бекетов исследовал явления вытеснения из растворов одних металлов другими (1865) [37]. Русский химик Н. Н. Каяндер, проводя опыты порастворению магния в кислотах, в 1880 г. предположил, что коррозия носитэлектрохимический характер, в 1881 г. показал, что скорость коррозии зависит от природы кислот, присутствия нейтральных солей, прямо пропорциональна температуре среды и обратно пропорциональна внутреннему трениюраствора. Он пришёл к выводу, что растворённые вещества распадаются на17составные части [37]. Николай Петрович Слугинов предположил существование связи между скоростью растворения металлов, электродвижущей силой исопротивлением (1881 г.) [37].
Немецкий учёный У. Нернст в 1888 г. опубликовал теорию электродных и диффузионных потенциалов [37]. Немецкий химик Юлиус Тафель (Tafel) в своих экспериментах в 1905 г. обнаружил связьмежду разностью потенциалов и скоростью коррозии [33]. Это впоследствиибыло теоретически подтверждено Джоном Батлером (Butler) и Максом Вольмером (Volmer) и выражено в уравнении, которое называют уравнением Батлера — Вольмера [33]. Советский химик Л. В.
Писаржевский в 1913 г. описалэлектронную теорию окислительно-восстановительных процессов, согласно которой в процессе окисления–восстановления происходит обеднение электронами одних реагирующих атомов и обогащение ими других атомов [37]. Александр Ильич Бродский и Николай Алексеевич Изгарышев высказали предположение о том, что молекулы воды играют важную роль в коррозии металлов(1926) [33]; Н.
А. Изгарышев обнаружил явление пассивности некоторых металлов в неводных электролитах и показал, что пассивирующими плёнками могутбыть не только оксиды, но и другие соединения [33]. Владимир АлександровичКистяковский в 1908 г. показал, что при изменении концентрации кислородавозникает электрический ток, который может инициировать коррозионное растворение [31; 34]. Также В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
