Korozja metali.doc

Korozja metali

- procesy niszczenia materiału przez otoczenie. Określenie najczęściej stosowane jest do opisu zjawiska niszczenia (utleniania) metali przez gazy i ciecze. Metale i stopy metali (w szczególności stopy żelaza) ulegają niszczeniu pod wpływem niekorzystnego działania środowiska (np. wilgoci, temperatury). Na powierzchni metali pojawiają się brunatne plamy tzw. rdza.

Rozróżniamy korozję chemiczną i elektrochemiczną

Korozja chemiczna

- polega na utlenianiu metalu tlenem lub innymi substancjami (np. spalinami) bez udziału elektrolitu. Czynnikami wywołującymi korozję mogą być silne utleniacze (np. tlen, chlor, tlenki azotu)  oraz gazy które łatwo dyfundują w głąb metalu.
Stal ulega łatwo korozji pod wpływem gazów spalinowych, a miedź pod wpływem dwutlenku siarki i siarkowodoru.

Korozja gazowa

- chemiczna korozja przebiegająca w suchych gazach, zwykle w wysokiej temperaturze.

Korozja elektrochemiczna

- polega na utlenianiu metalu z udziałem elektrolitu poprzez wytworzenie się mikroogniw. Elektrolitem może być np. woda deszczowa, która zawiera tlenki węgla, azotu, siarki i sole.

Proces rdzewienia

Cementyt stanowi elektrodę dodatnią (katodę), a żelazo ujemną (anodę).

Anoda:

Fe­0 - 2e =  Fe2+

Katoda:

2 H2O + O2 + 4e = 4 OH-

Powstające jony Fe2+ reagują z jonami wodorotlenowymi OH-:  Fe2+ + 2 OH- = Fe(OH)2

Wodorotlenek żelaza (II) ulega utlenieniu: 4 Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O = 4 Fe(OH)3

Samorzutny rozkład wodorotlenku żelaza (III): 2 Fe(OH)3  =  Fe2O3*3 H2O

Na powierzchni żelaza tworzy się warstwa uwodnionych tlenków tzw. rdza.

Czynniki wpływające na korozję:

- naprężenia

- zmiana ciśnienia i temperatury

- obecność jonów w roztworze

- mikroorganizmy

- zetknięcie żelaza z metalem mniej aktywnym (Sn) - przyśpiesza korozję

Ochrona metali przed korozją.

1. stosowanie powłok ochronnych

- malowanie farbami olejnymi, lakierami

- wytwarzanie powłok z miedzi, cynku i niklu (powłoki ochronne utworzone z metalu o bardziej ujemnym potencjale od żelaza chronią stal bardzo dobrze gdyż to one w pierwszej kolejności ulegną utlenieniu)

Cyna staje się katodą, a żelazo anodą. Powłoka utworzona z cyny słabo chroni przed korozją, przyczynia się do zwiększenia szybkości korozji. Żelazo jako metal o niższym potencjale niż cyna utlenia się szybciej.

Żelazo staje się katodą, a cynk anodą.

Powłoka utworzona z cynku dobrze chroni przed korozją. Cynk jako metal o niższym potencjale niż żelazo utlenia się szybciej i przechodzi do roztworu w postaci jonów.

2. stosowanie ochrony katodowej

W zbiornikach i kotłach umieszcza się grafitowe elektrody połączone z dodatnim biegunem napięcia. Ściany zbiornika łączy się z ujemnym biegunem napięcia nadając im tak niski potencjał by atomy żelaza nie mogły przechodzić w kationy.

3. osłabienie agresywności środowiska
Dodatek inhibitorów korozji czyli substancji które dodane w niewielkich ilościach do środowiska korozyjnego zmniejszają szybkość korozji.

4. dobór odpowiedniego w danych warunkach metalu lub stopu