Metallar korroziyasi xaqida umumiy ma’lumotlar

Elektrokimyoviy korroziya mexanizmi
Metallarning yukori elektr utkazuvchanligi va yoruglik, yukori xarorat xamda kuchli elektr maydonlar ta’sirida metalldan elektronlarni chikish xodisalari metallning panjara tugunlarida bir yoki bir nechta valent elektronlarini yukotgan atomlar borligini kursatadi. Mana shunday struktura birligini ya’ni atomlarni ion-atom deb atash mumkin. Ion-atomlar oraligidagi bushlikni, xar tomonga xarakatlanuvchi, ozod elektronlar tuldirgan buladi. Ion-atomni normal atomdan farki shuki, u bir yoki bir nechta valent elektronlarini yukotgan bulib, fakatgina ozod (tugrisi butunlay ozod bulmagan ya’ni yarim ozod ) elektronlar bilan boglik bulgan xolda mavjud buladi. Namunaning metallik xolatini M⁺ bilan belgilash mumkin. Bunda M⁺ metall ionini belgisi va
 - elektronning belgisi. Agar ion-atomga elektron kuchli boglansa normal atom xosil buladi: M⁺  M
Agar ion-atom metall elektronlaridan butunlay ajralsa yoki ular orasidagi boglanish buzilsa ( M⁺ bilan  orasidagi boglanish), unda ion-atom ozod ionga aylanadi: M⁺  M⁺ + 
YUkorida aytganlarga asoslanib elektrokimyoviy korroziyaning mexanizmini kurib chikamiz. Sirtlari juda yaxshilab tozalangan metall M₁ ni birorta elektrolit eritmasiga tuщiramiz. Metall panjarasining sirtki kismini musbat zaryadlangan ionlar tashkil kilib, ular yakinida щu ionlarning elektronlari joylashgan buladi: M⁺ . SHu sababli elektrolit eritmasidagi suvning polyar molekulalari metall sirtiga ma’lum tartibda joylashadi va metall ionlarini eritmaga olib ketishga intiladi. Buni kuyidagicha ifodalash mumkin
+ n N₂O  n N₂O +
Ammo, metalldagi ionlar soniga teng bulgan, elektronlar bunga karshilik kursatadi. Natijada ,aytilgan xamma uzaro ta’sir etuvchi kuchlar orasida muvozanat sodir bulishi sababli xosil bulgan gidratlangan ionlar metall sirtiga juda yakin masofada gidratlangan ion katlamini xosil kiladi (Ilova, 4-rasm).
Metall yakinidagi katlam ion tufayli musbat, metall sirti esa elektronlar tufayli manfiy zaryadlanganliklari sababli metall va eritma orasida potentsiallar ayirmasi namayon buladi.
SHunday kilib, bir kancha faktorlar ta’sirida potentsiallar ayirmasi (sakrashi) namayon buladi va uni elektrod potentsiali deyiladi.
Agar metall M₁ tushirilgan eritmaga yaxshilab tozalangan kandaydir boshka metall M₂ ni tushirsak bu metall bilan xam xuddi oldingi metall M₁ bilan sodir bulgan jarayonlar sodir buladi:

+ m H₂O  m H₂O + 

Ammo bu ikki metall bilan buladigan jarayonlar sifat jixatdan bir xil bulishiga karamay, ular mikdor jixatdan bir-biridan fark kiladi. Bir tomondan, metall ionlari bilan elektronlar orasidagi va ikkinchi tomondan, metall ionlari bilan suv molekulalari orasidagi tortishuv kuchlari bir xil bulmasligi sababli metall M₂ bilan buladigan jarayonda gidratlangan ionlar soni va ular xosil kilgan katlam bilan metall sirti orasidagi masofa birinchi jarayondagidan butunlay fark kiladi. Natijada ertma bilan metall M₁ va metall M₂ orasida xosil buladigan potentsiallar ayirmasi bir-biriga teng bulmaydi (mana shu ikki jarayonlar uchun).
Sizga fizika fanidan ma’lum bulsa kerak, ya’ni sirtlari juda xam yaxshilab tozalangan va tekislangan ikki xar xil metallarni ma’lum kuch ostida bir-biri bilan jiplashtirilsa, ular orasida potentsiallar ayirasi vujudga keladi (Vol’t effekti). Bu tajriba natijasini kuyidagicha isbotlash mumkin: xar xil metallarda ular elektronlarini ozodlik darajasi bir xil bulmasligi (“elektron gazining bosimi” bir xil bulmasligi) sababli bu metallar bir-biriga jiplashtirilganda, ozodlik darajasi yukori bulgan metall elektronlari, elektronlarining ozodlik darajasi kichik bulgan metalga utadi. SHuning uchun, elektrolitning suvli ertmasiga tushirilgan, metallar M₁ va M₂ larni gal’vanometr orkali elektr utkazgich bilan tutashtirilsa ma’lum mikdordagi elektronlarni , ularning ozodligi yukori bulgan metalldan (masalan M₁ dan) ozodligi kichik bulgan metallga (metall M₂ ga) utaboshlaydi va gal’vanometr uz navbatida tok okimi vujudga kelganini kursatadi
Gal’vanik element guruxlari:
1. M₁  M₂ E₁  E₂
2. M₁ = M₂ E₁  E₂
3. M₁  M₂ E₁ = E₂

Metall M₁ dan elektronlarni utkazgich orkali metall M₂ ga utaboshlashi bilan gidratlangan ionlarni metall sirtiga tortilish kuchi kamayaboshlaydi va M₁ ni gidratlangan ionlari ertmaga utaboshlaydi; metall M₂ da esa elektronlar soni kupayishi bilan u avvaliga uzining gidratlangan ionlarini eritmadan kaytarib oladi va keyinchalik esa uz sirtiga yakin turgan boshka ionlarni xam eritmadan olaboshlaydi. Metall M₁ dan metall M₂ ga uzluksiz elektronlarni okib utishi metall M₁ erib tugaguncha davom etadi va gal’vanometr orkali tok utishi kuzatiladi. Eriyotgan elektrod ya’ni metall M_! anod va elektrod M₂ katod deyiladi. Oksidlanish jarayoni anodda va kaytarilish jarayoni katodda sodir buladi.

Ikki metall va elektrolitning suvli eritmasidan tuzilgan sistemada boradigan jarayonlari gal’vanik elementlarning umumiy ishlash sxemasi desa buladi.
Aytilganlardan va gal’vanik elementlarni guruxidan kelib chikadigan xulosa shundan iboratki, ya’ni elektrod va elektrolit eritmalarining fizikaviy, fizika-kimyoviy yoki fakatgina kimyoviy bir jinsli bulmasligi (fark kilishi) gal’vanik elementni xosil buliщiga va anod vazifasini bajarayotgan metallni emirilishiga (eritmada erishiga) olib keladi.
Korrozion jarayonlarni borishiga kura tez-tez uchrab turadigan korroziya turlarini kuyidagicha kayd kilish mumkin:
1.Atmosferadagi korroziya - xavo va boshka nam gazlar ta’sirida boradigan korroziya;
2.Suyuklik va eritmadagi korroziya;
3.Er ostida boradigan yoki tuprok katlami ta’sirida sodir buladigan korroziya;
4.Elektrokimyoviy korroziya - tashki tok manbai yoki daydi tok ta’siridagi korroziya;
5.Teshik tirkishdagi korroziya-metall konstruktsiyalarning teshik va tirkishlarida sodir buladigan korroziya;
6.Kuch ta’siri ostida bulgan metall korroziyasi, ya’ni metallga mexanik kuch va korroziyalanishga sababchi muxitning ta’siridagi korroziya;.
7.Biologik korroziya- mikroorganizmlar yoki ularning maxsuloti bulmish metabolizmlar ta’siridagi korroziya.
Korroziya natijasida keltirilgan zarar fakatgina metallning umumiy yukotgan mikdori bilangina ulchanmay, balki korroziyalanish natijasida metallning eng zarur xususiyatlarini uzgarishi bilan xam ifodalanadi. SHu nuktai nazardan korroziyalanishda metallarning emirilish turlari bilan tanishish va uni aniqlay bilish zaruriyati tug'iladi.

Korrozion emirilishning asosiy turlari

Metallarning emirilishi fakat korroziyalanish tezligiga boglik bulmay, balki ularni sirtida korroziyalangan maydonlarning taksimlanishiga xam boglik buladi. Korroziyalangan maydonlarni metall sirti va uning ichki kismida taksimlanishiga karab ular kuyidagi korroziya turlariga bulinadi:

1.Tekis korroziya;
2. Notekis yoki maxalliy korroziya;
3.Tanlangan korroziya;
4.Tig kurinishdagi pichoksimon yoki darzsimon korroziya.
Agar metallning butun sirti, kalinliklaridan katiiy nazar, korroziya maxsuloti bilan koplangan bulsa, bunday korroziya tekis korroziya deb ataladi. Bu korroziya ikki kurinishda buladi (Ilova, 6-rasm a,b).
Agar metall sirtining xamma maydoni korroziyalanmay, ayrim kismlarigina korroziyalansa, bunday korroziya notekis yoki maxalliy korroziya deyiladi. Bunday korroziya besh kurinishda buladi (6-rasm v,g,d,e,j).
Tanlangan korroziyaga kristallitlararo, kristallitlar buyicha, ekstraktsiyali yoki selektiv korroziyalar kiradi (6-rasm z,i).
Kristallitlararo va kristallitlar yuzi buyicha buladigan korroziyalanish metall donalari (kristallitlari) chegarasi buyicha yoki kristallitlar yuzi buyicha boradi. Bunday korroziyani aniklash kiyin bulib, metallning korroziyalangani uning ovozini uzgarishi bilan aniklanadi.
Ekstraktsiyali korroziyada kattik eritma tarkibida iщtirok etuvchi biror birima kotishmadan chikib ketadi.
Masalan: chuyan tarkibidan uglerodni chikib ketishi, latundan ruxni chikishi va . Bunday kurinishdagi korroziyalanish komponent tanlash buyicha boradigan korroziyalanish deyiladi.
Agar eritmaga geterogen eritmadan uning biror struktura tashkil kiluvchisi utsa bunday korroziyani struktura tanlash buyicha boradigan korroziya deyiladi.
Tig kurinishdagi korroziyada chukur darz ketish namayon buladi. Bunday korroziya juda xavfli bulib, korroziyalangan metallning mexanik xossalari kuchli darajada yomonlanishiga karamay, uning tashki kurinishi deyarli uzgarishsiz koladi.
Korroziyalanishga bulgan turgunlik, ya’ni korroziya bardoshlik metallarning absolyut xarakteristikasi bulaolmaydi. Metall kotishmalari biror muxitda va ma’lum sharoitda kimyoviy ta’sirlarga butunlay turgun bulib, boshka sharoitda yoki boshka muxitda korroziyalanishi mumkin.
Metallarni korroziyalanishiga bulgan munosabatini tekshirishdan asosiy maksad ta’sir kilayotgan muxitda metall jixozlarni uzok vakt ishlay olishini aniklashdan iborat. Korroziyalanishni urganish usullari asosan kuyidagilarga bulinadi:
1.Laboratoriya sharoitida sun’iy ravishda mugit yaratilib,
korroziyalanishni turli apparatlar yordamida sinab kurish;
2.Dala sharoitida sinash, ya’ni metall namunalarini tabiiy
ekspluatatsiya kilish sharoitida sinash;
3.Asl xolatdagi metall buyum yoki jixozlarni tabiiy kiyin
sharoitlarda sinash.
Korroziya jarayonini urganish usullarini ikki turga, ya’ni sifatli va mikdoriy turlarga bulish mumkin.

Mikrogalvanik elementlar

Ma’lumki, rux plastinkasi (anod) mis plastinkasi (katod) bilan tutashtirilgan xolda kislota eritmasiga tushirilganda rux tez eriyboshlaydi, mis plastinka esa, uning sirtidan vodorod pufakchalari ajralib chikishiga karamay, uzgarishsiz koladi. Rux kanchalik toza bulsa va tarkibida temir, mis, sur’ma kushimchalar bulmasa uning kislotada erishi shunchalik sekin boradi.
Ifloslangan, ya’ni tarkibida xar xil kushimcha elementlar bulgan rux kupgina kislotalarda eriydi va erish jarayonida uning sirtining ma’lum kismlaridan vodorod ajralib turadi. Nima uchun? degan savol tugiladi. Bu savolga birinchi bulib Щveytsariya olimi Artur-Avgust de lya Riv javob topdi va bu xodisa sabablarini tushuntirib berdi: metall tarkibidagi kushimcha elementlar, xar xil iflosliklar va shuningdek metall sirtining bir xil (gadir-budir, baland-past,bir eri kir kolgan eri toza va x.k.) emasligi, metall sirtida kupgina kichik-kichik katodlarni vujudga kelishiga sabab buladi va bunda ruxning uzi anod vazifasini utaboshlaydi.
SHunday kilib kislota eritmasidagi rux sirtini, ruxning
uzi bilan tutashtirilgan bir qancha kichik-kichik gal’vanik elementlardan (mikroelementlardan) tashkil topgan deb karash mumkin. Mana shunday mikroelementlarni ishlashi natijasida anod vazifasini bajarayotgan rux kislota ta’sirida eriyblshlaydi va metall tarkibidagi kushimchalardan, xuddi oddiy gal’vanik elementlaridagidek, vodorod pufakchalari ajralib chikaboshlaydi (Ilova, 7-rasm).
Ruxni (mikroanodlarni) kislotada erishi bilan metall tarkibidagi yangidan-yangi kushimchalar plastinka sirtiga chikaboshlaydi va vakt utishi bilan rux sirtida mikrokatodlar soni
ortib boradi. Natijada mikroelementlarni soni kupayib boradi va plastinkani kislotada erishi tezlashadi.
SHunday kilib mikroelementlar, bizga ma’lum bulgan oddiy gal’vanik elementlardan, kuyidagilar bilan farklanadi:
Anod va katod yuzlarini kichikligi bilan;
Anod va katodlarni gorizontal joylashishi bilan;
Anod va katodlar metallning uzi bilan tutashgan bulib, bu metall elektr utkazgich vazifasini bajaradi.

Metallarning elektrolitik potentsiallari

Demak mikrogalvanik elementlarda xam, odatdagi gal’vanik elementlardagi kabi, anod eriydi. Ma’lumki, metallar (kotishmalar) kupincha bir jinsli bulmaydi. Bunday metall elektrolit eritmasiga tushirilganda uning bir jinsli bulmagan ayrim kristallitlarida (donalarida) elektrod potntsiallar turlicha buladi; kristallitlar metall massasi orkali uzaro tutashganligidan, kupdan-kup mikrogal’vanik elementlar xosil kiladi.

YUkorida aytganlardan shu narsa ma’lum buldiki, toza metall va bir fazali kotishmalarning korroziyabardoshligi fazalar aralashmasidan iborat qotishmalarnikiga qaraganda yuqori bular ekan. Ammo bir fazali qotishmalarda xam elektrod potentsiali asosiy metallnikidan fark kiluvchi qushimchalar albatta buladi. SHuning uchun elektrokimyoviy korroziya bir fazali qotishmalarda xam bulishi mumkin. SHuni xam ta’kidlab utish joyizki, elektrolit eritmasiga tushirilgan ikki metalldan kaysi birining potentsiali kichik bulsa, usha metall emiriladi (korroziyalanadi). Metallarning potentsiallar kiymati esa ularning kuchlanishlar katoridagi urniga boglik. Bu qatorda xar bir metall, elektr kuchlanishning, ya’ni uz tuzi eritmasiga solinganda vujudga keladigan potentsiallar ayirmasining, kiymatiga karab joylashtirilgan: