korozja - dr Henryk Myszka

KOROZJA
Korozja – to fizykochemiczne oddziaływanie środowiska na
tworzywo, wpływające niekorzystnie na jego właściwości.
łac. corrosio – zżeranie, to zjawisko niszczenia materiałów pod wpływem
działania środowiska (atmosfery, opadów, wód), jak i czynników technologicznych uwalnianych do atmosfery w wyniku działalności człowieka.
Są nimi tlenki siarki, azotu, dwutlenek węgla, kurz, itp. oraz wszelkiego
rodzaju chemikalia.
Najczęściej zjawisko korozji dotyczy metali i ich stopów, ale dotyczy ono
także tworzyw niemetalowych, takich jak beton, materiały ceramiczne,
tworzywa sztuczne, itp.
Wśród metali wyróżnia się: korozję chemiczną i elektrochemiczną
♦ Korozja chemiczna - zjawisko wywoływane działaniem suchych gazów lub
cieczy nieprzewodzących prądu elektrycznego (nieelektrolitów) na metal.
przykłady: działanie tlenu na metale w podwyższonej temperaturze
(powstaje warstwa tlenku);
czernienie przedmiotów srebrnych na powietrzu.
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
♦ Korozja elektrochemiczna – korozja wywołana działaniem lokalnych
ogniw korozyjnych, tj. zwartych na krótko ogniw galwanicznych na
styku metalu z elektrolitem; takie ogniwa powstają w rezultacie
niejednorodności chemicznej lub fizycznej metalu; niezbędnym
warunkiem funkcjonowania ogniwa korozyjnego jest zróżnicowanie
powierzchni na obszary anodowe i katodowe.
Do korozji elektrochemicznej zalicza się:
¾ korozję atmosferyczną – działanie wilgotnego powietrza i zawartych
w nim zanieczyszczeń na metale i ich stopy;
¾ korozję wodną – wywoływaną działaniem naturalnej wody na
urządzenia metalowe (zbiorniki, rurociągi, pompy, itp.)
¾ korozję morską – korozja metali w wodzie morskiej i w atmosferze
zanieczyszczonej mgłą wody morskiej;
¾ korozję ziemną – korozja metali spowodowana agresywnym działaniem
gleby uzależnionej od jej kwasowości, zawartości soli i wilgoci.
Objawy korozji: rdza, wżery, plamy, pęknięcia śródkrystaliczne.
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
Rdza – produkt korozji żelaza i jego stopów. Warunkiem koniecznym
do jej powstania jest obecność wody i tlenu.
KOROZJA ŻELAZA
+
−
H2O →
← H + OH (autodysocjacja wody)
2 H+ + 2 e → 2 H (redukcja)
Fe → Fe2+ + 2 e (utlenianie żelaza)
2 H + ½ O2 → H2O
Fe + 2 H+ + ½ O2 → Fe2+ + H2O (reakcja sum. w środ. kwaśnym)
Fe + H2O + ½ O2 → Fe2+ + 2 OH− (reakcja sum. w środ. obojętnym)
Fe2+ + 2 OH− → Fe(OH)2 ↓
2 Fe(OH)2 + H2O + ½ O2 → 2 Fe(OH)3 ↓
2 Fe(OH)3 → Fe2O3 · 3 H2O
Fe(OH)2 + CO2 → FeCO3 ↓
rdza – mieszanina
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
wodorotlenków,
tlenków
i węglanów żelaza
KOROZJA STALI
Różne gatunki stali zawierają węgiel, częściowo w postaci grafitu, a także w formie ziaren
węgliku żelaza (cementytu) Fe3C. Żelazo będące w bezpośrednim kontakcie z węglem (lub Fe3C)
i elektrolitem tworzy ogniwo złożone z półogniwa węglowego (o wyższym potencjale) i półogniwa
żelazowego. Powierzchnia stali składa się więc z dużej liczby mikroogniw, w których żelazo
stanowi anodę a węgiel katodę.
+
−
2 H2O →
← 2 H + 2 OH
K (−) 2 H+ + 2 e → 2 H (redukcja)
2 H + ½ O2 → H2O
A (+) Fe → Fe2+ + 2 e (utlenianie)
Fe + H2O + ½ O2 → Fe2+ + 2 OH−
(reakcja sumaryczna)
Z uwagi na obecność mikroogniw szybkość procesu korozji stali jest znacznie
większa niż czystego żelaza. Na jej powierzchni także tworzy się rdza. Nie chroni
ona przedmiotów przed zniszczeniem, a z powodu swej porowatej struktury
zatrzymuje wilgoć, która przyspiesza proces powstawania rdzy i niszczenia
głębszych warstw materiału zawierającego żelazo.
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
OCHRONA PRZED KOROZJĄ
Znajomość mechanizmu korozji i czynników wpływających na jej szybkość umożliwia
stosowanie różnych środków zabezpieczających wyroby stalowe i żelazne przed
korodującym działaniem środowiska. Należą do nich:
• niemetaliczne powłoki ochronne – farby olejne, lakiery, smoła, smary,
emalie szkliste, tworzywa sztuczne, itp.
• metaliczne powłoki ochronne:
a) z metali o niższym od żelaza potencjale normalnym (np. cynk, kadm),
tzw. powłoki anodowe
b) z metali o wyższym od żelaza potencjale normalnym (np. chrom, nikiel,
tzw. powłoki katodowe
cyna, miedź, srebro),
dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii