Металлар ва улар асосида ясалган буюмлар, жиҳозлар очиқ ҳавода турганда ёки ишлатилганда емирилади, яъни коррозияланади.
Металлар коррозияси — металл ва металл қотишмаларининг ташқи муҳит таъсирида кимёвий ёки электрокимёвий емирилиш ҳодисасидир. Ҳар қандай коррозияланиш оксидланиш-қайтарилиш реакцияларининг натижасидир.
Металларнинг коррозияланишига сабабчилар: ҳаводаги нам (H₂O), кислород (O2), агрессив газлар (CO2, SO2, H2S, Cl₂) ва бошқалар.
Коррозия икки хил бўлади: кимёвий коррозия ва электрокимёвий коррозия.
Кимёвий коррозия
Бу коррозияни бошқача қилиб газлар таъсиридаги коррозия ҳам дейилади. Бундай коррозияда металл газлар (O2, CO2, SO2, H₂S, Cl2) билан таъсирлашиб ўз сиртида оксид ёки бошқа бирикмаларни ҳосил қилади ва емирила бошлайди. Кўпчилик ҳолларда металл оксидлари ҳосил боʻлиб, улар жуда барқарор моддалар бўлгани учун металл сиртида юпқа «оксид парда» ҳосил қилади ва металлни кейинги коррозияланишдан сақлайди. Масалан: Al метали сирти Al₂O, билан, Cr-сирти Cr₂O, билан қопланади. Баъзи ҳолларда бу оксидлар «парда» ҳолида бўлмайди. Масалан, темирнинг сиртида FeO ва Fe3O4 — оксидлар ҳосил бўлиши мумкин. Лекин бу оксид пардалар бўлакланиб «йиртилиб» кетиши туфайли темирнинг коррозияланиши давом этаверади.
Юқоридагиларга асосланиб шуни айтиш мумкинки, газлар таъсиридаги коррозия оксидловчининг кучига, ҳосил боʻладиган оксид парданинг хоссаси ва тузилишига, кислород (ёки бошқа газ)нинг металл қатламига сингувчанлиги-диффузияланишига, металл атомларининг ҳосил боʻлган оксид қатламга диффузияланишига ва оксиднинг учувчанлигига боғлиқ бўлади.
Бу ўринда шуни айтиш лозимки, металлар қотишмалари оксид пардалар ёрдамида коррозиядан кам емирилади. Чунки бунда қўш оксидлари MeO, MexOu таркибли бирикмалар ҳосил боʻлиб, бу оксидлар Me+2 ва Me+3 ларнинг аралаш оксидларидан иборат бирикма «шпинел» тузилишли бўлгани учун жуда барқарор бўлади.
Масалан: Mg-Al қотишмаси MgO, Al2O3 — таркибли «шпинел» ҳосил қилгани учун бу қотишма коррозияга жуда чидамлидир. Лекин ҳамма ҳолларда ҳам оксидларнинг (ёки бошқа бирикмаларнинг) ҳосил бўлиши коррозияни тўхтатмайди, аксинча уни тезлаштириб, металлнинг физик-кимёвий хоссаларини ўзгаришига олиб келади. Бундай ҳолат юқори оксидланиш даражаси (+5, +6, +7) намоён қилувчи металларда кузатилади.
Масалан: W-вольфрам оʻтга чидамли, қийин суюқланувчан металл (т° 3390°C). Газларда коррозияланиш туфайли кислородли муҳитда суюқ WО3, хлорли муҳитда WCl6 бирикмаларини ҳосил қилади. Бу бирикмаларнинг
tсуюқ WO3 = 1930 C , tсуюқ WCl6 = 347 C боʻлгани ва осон учувчан боʻлгани учун тезлаштиради
ва оʻтга чидамлилик хусусиятини камайтиради.
Elektrokimyoviy korroziya
Турли металлар ўзаро бир-бирига тегиб турганда агрессив муҳит таъсирида электр потенциаллар фарқи юзага келиши туфайли содир бўладиган коррозия.
Коʻпчилик ҳолларда бу коррозиянинг асосий «айбдори» металл сиртини қоплаб турган намлик ёки сув боʻлади. Чунки pH = 7 да сувнинг қайтарилиш нормал электрод потенциали Eº = -0,41 v га тенг, шу сабабли сув оксидланиш потенциали -0,41 v дан кичик бўлган барча металларни оксидлайди.
Нейтрал муҳитда (pH = 7) сув молекулалари ишқорий, ишқорий- ер металларни, Al, Zn, Fe, Mn, Cr ва Tl ни коррозиялайди. Кислотали муҳит (pH < 7) да сув молекулалари Co, Ni, Pb, Mo, W каби металларни «емиради». Агар сувда кислород гази эриган бўлса (O2+ H₂O оʻта агрессив аралашма), коррозияланиш жуда тез ва кенг миқёсда боради, чунки бу аралашманинг нормал оксидланиш потенциали E0 = 0, 815 в га тенг.
Никелланган темир буюм дарз кетганда рўй берадиган коррозияланиш ҳам электрокимёвий коррозия бўлиб, қуйидагича содир боʻлади (1-расм).
Никелланган темир буюм дарз кетганда ҳаводаги нам (сув молекулалари), CO2 ва бошқа газларнинг темир сиртига ўтириши туфайли темир аста-секин емирила бошлайди. Бу шундай роʻй беради: металл сиртидаги CO, нам билан таъсирлашиб оз бўлсада карбонат кислотасини ҳосил қилади (H₂O + CO₂→ H₂CO3). Бунда темир ва никель гўёки бирор электролит эритмасига туширилгандек бўлиб, мусбат ва манфий зарядланган электродларга айланади ва уларнинг стандарт оксидланиш потенциаллари (Eº Fe0/ Fe+2 = -0,44 va va EºNi0/Ni2+ = — 25 v) турли хил бўлгани учун гальваник элемент ҳосил қиладилар.
Бунда темирнинг оксидланиш потенциали кичик боʻлгани учун у ўз электронларини никель сиртига ўтказади, оʻзи эса Fe+2 ионлари ҳолида эритмага ўта бошлайди: Feº -2ē → Fe+2. Темир — анод, никель эса катодга айланади. Маълумки, темир сиртидаги нам ва CO₂ кучсиз кислота ҳосил қилгани учун оз бўлсада H+ ионларини ҳосил қилади. Бу водород иони манфий зарядли никель-катодга тортилиб, ундаги темир атомлари қолдирган электронларни қабул қилиб қайтарилади:
2H+ + 2e → H2°
Бу жараёнда иштирок этаётган никель фақат электронларни оʻтказувчилик вазифасини бажаради, лекин ўзи ўзгаришсиз қолади. Эмирилиш натижасида ҳосил бўлган Fe+2 — ионлари, сувнинг диссотсиланишидан ҳосил боʻлган OH— ионлари, сув ва ҳаво кислороди таъсирида қуйидаги моддаларни ҳосил қилади:
Fe(OH)3 ҳавода парчаланиб қизил қўнғир рангли Fe2O3 ни ҳосил қилади:
4Fe(OH)3 → 2Fe₂O₃ + 6H₂O
Юқоридагилардан кўриниб турибдики, ҳавода сув буғи ва агрессив газлар қанчалик кўп бўлса, коррозияланиш шунча тез боради. Бу жараён темирнинг ҳаммаси емирилиб бўлмагунча давом этаверади. Бу коррозияда темир анод вазифасини бажаргани учун бундай коррози- яланишни анод бўйича коррозияланиш дейилади. Электрокимёвий коррозия юқоридаги ҳолатлардан ташқари яна:
— металл билан унинг бирор электр ўтказувчанлик хоссасига эга бўлган бирикмаси (тузлари) оʻзаро «контакт» да бўлганда ҳам шундай коррозия рўй беради. Бунда металлнинг бирикмаси катод вазифасини бажариб, унинг сиртида оксидловчи (коррозияловчи модда) қайтарилади. Бундай коррозияда катод вазифасини металлнинг оксидланиш реакцияси маҳсулотлари (оксиди, гидроксиди, тузи) бажариши ва тезлаштириши ҳам мумкин. Металлнинг ҳимояланмаган қисми (сирти) анод вазифасини ўтайди. Бундай коррозия «пардали» коррозия дейилади (В. А. Кистяковский назарияси).
— металл сиртининг турли қисмлари оксидловчи (кислород)нинг концентрацияси турлича бўлган электролит эритмаси билан таъсирлашиб турганда ҳам электрокимёвий коррозия рўй беради.
— агар металл буюмнинг турли қисмидаги ички механик кучланганлик турлича бўлса, аниқроғи, металлнинг бир қисми «сиқилган», бошқа қисми «кенгайтирилган» да ҳам электрокимёвий коррозия рўй беради. Чунки металлнинг «сиқилган» қисмида E нинг қиймати юқори, «кенгайтирилган» қисмида E қиймати шу металлнинг Eº қийматидан кичик бўлади. Бу агрессив муҳит таъсирида «концентрацион» гальваник элементнинг ҳосил бўли- шига олиб келади ва «сиқилган» қисм катод, «кенгайтирилган» қисм анод вазифасини ўтайди ва буюмнинг шу қисмидан металл коррозиялана бошлайди.
Юқоридаги баён этилган маълумотлардан кўриниб турибдики, доимий фойдаланишда бўлган ҳар қандай металлдан ясалган буюм ва деталлар доимо у ёки бу коррозияланишга учрайди. Коррозия натижасида ускуна, жиҳозлар, буюм ва деталлар емирилиб яроқсиз ҳолгача келиб қолади. Халқ хоʻжалиги коррозиядан жуда катта зарар кўради. Шу сабабли кимё фанининг энг асосий вазифаларидан бири коррозияга қарши курашиш муаммоларини ечишдан иборат.