Как может проникать действующий реагент I2, O2 или другие реагенты из газообразной или жидкой фазы к металлу через пленку? Несомненно, что переход через пленку может происходить лишь благодаря диффузии. Как показали исследования последнего времени, для объяснения явлений, связанных с ростом пленки при химической защите металла от коррозии, приходится принять двухстороннюю диффузию. Это значит, что через защитную пленку из газовой или жидкой фазы по направлению к металлу движется действующий реагент (например, иод или кислород), и одновременно от металла к внешней поверхности пленки движутся атомы металла. Таким образом получается, что пленка растет не только «внутрь», но и «наружу».
Диффузия, которая параллельна химической защите металла от коррозии, может осуществляться двумя различными способами:
Во-первых, возможно растворение действующего агента (и соответственно металла) в материале пленки с образованием твердого раствора и постепенное передвижение внедрившихся в пленку атомов (или ионов) по направлению к металлу (действующий агент) или от металла (атомы самого металла).
Во-вторых, можно представить себе защитную пленку (и к этому есть много оснований), как пленку несовершенную. Это значит, что пленка имеет более или менее многочисленные поры и мелкие трещинки, а также «несовершенные места», т. е. такие участки, где атомы расположены неупорядоченным образом и не образуют надлежащей пространственной решетки. В силу такого несовершенства пленки может осуществляться диффузия.
В настоящее время трудно решить, какой из способов диффузии является превалирующим в том или другом конкретном случае.
Однако, каков бы ни был механизм диффузии через пленку, здесь применимы основные законы диффузии. Вкратце напомним наиболее существенные положения теории диффузии таковы:
1. Диффузия пропорциональна градиенту концентрации,
2. Изменение концентрации во времени также пропорционально коэфициенту диффузии
3. Коэфициент диффузии данной системы возрастает с повышением температуры.
Следует отметить, что химическая коррозия во многом зависит от концентрация реагента. В случае химической защиты металла от коррозии, следует снижать концентрацию реагента вызывающего процесс коррозии.
Концентрация реагента представляет концентрацию раствора действующего реагента в веществе пленки в очень тонком слое у поверхности пленки. Таким образом, если этот поверхностный слой насыщен при некоторой концентрации реагента в газовой или жидкой фазе, то дальнейшее увеличение концентрации действующего реагента в этих фазах не отразится на его концентрации в поверхностном слое, так как концентрация приняла уже максимальное значение насыщения.
Как следует из приведенных соображений, диффузия будет до некоторого предела увеличиваться с возрастанием концентрации действующего реагента в газовой фазе или жидкости. Из этой же формулы следует, что весьма важным фактором, увеличивающим диффузию, является температура. Наоборот, увеличение толщины пленки и уменьшение коэфициента диффузии в пленке понижают диффузию.
Крайне трудно предположить, чтобы через пленку диффундировали сложные частички — молекулы (I2, O2). По всей вероятности, движутся через пленку атомы (I, О), может быть, даже частично находящиеся в ионном состоянии. Распадение молекул реагента, существующих в газовой или жидкой фазе, на атомы происходит при адсорбции реагента поверхностью пленки.
Первичным актом движения через пленку является адсорбция и связанное с этим расщепление молекул на атомы, а в некоторых случаях и последующая ионизация их. Затем атомы или ионы реагента внедряются в пленку, и возникает движение их через пленку до металла. Фронт движущихся атомов или ионов действующего реагента и фронт движущихся атомов металла встречаются и образуют продукты коррозии, которые создают новые слои пленки и ведут к ее утолщению.
Другим, не менее надежным способом защиты металла от коррозии является нанесение слоя полимерного материала.