Stalnierdzewna.com - Największa w Polsce strona informacyjna o stali nierdzewnej

Korozja elektrochemiczna z depolaryzacją tlenową

Korozja elektrochemiczna jest możliwa w tym przypadku, gdy potencjał elektrodowy reakcji katodowej jest większy od potencjału elektrodowego reakcji anodowej.

Czynniki wpływające na szybkość korozji:

• dołączenie innego metalu,
• połączenie metalu korodującego z zewnętrznym źródłem prądu stałego,
• zastosowanie inhibitora korozji,
• im większe stężenie tlenu, tym większa jest szybkość korozji,
• im mniejsza grubość warstewki dyfuzyjnej (tzn. im większa szybkość ruchu roztworu), tym większa szybkość korozji,
• często nie zależy ona od rodzaju metalu.

Korozja lokalna z depolaryzacją tlenową:

niejednorodność materiału metalicznego związane z niejednorodnością powierzchni metalu.
Przyczyny:

• miejscowe różnice stężeń pierwiastków stopowych,
• miejscowe różnice strukturalne (wynikają z obróbki cieplnej lub mechanicznej).

Różnice występujące w środowisku korozyjnym - Istotna różnica stężeń depolaryzatora katody prowadzi do powstawania tzw. ogniw stężeniowych w szczególności różnice w stężeniu tlenu powodują powstanie tzw. ogniw niejednakowego napowietrzania (bardzo częsty przypadek korozji lokalnej), atak korozyjny nastąpi w miejscu gdzie stężenie tlenu jest mniejsze. Ogniwo niejednakowego napowietrzania powstanie gdy jakaś część metalu styka się ze środowiskiem o innym stężeniu. Na powierzchni metalu osiądzie pył, zanieczyszczenie atmosferyczne lub znajdzie się wodorotlenek żelaza to pojawi się sytuacja, że powierzchnia metalu ma dostęp do tlenu natomiast pod powierzchnią zanieczyszczenia to stężenie tlenu jest mniejsze niż na pozostałej powierzchni metalu.

Czynniki geometryczne w układzie korodującym. - Wielkość powierzchni elektrod powoduje nieciągłości w warstwach ochronnych (np. nieciągłość w warstewce pasywnej powoduje wystąpienie korozji wżerowej), uszkodzenie zewnętrznych powłok galwanicznych może doprowadzić do korozji lokalnej, miejscowe zanieczyszczenie powierzchni metalu produktami korozji albo innymi prowadzą do powstania ogniw niejednorodnego napowietrzania a więc do korozji lokalnej.

Czynniki mechaniczne - naprężenia stałe rozciągające lub naprężenia zmienne mogą doprowadzić do korozji naprężeniowej lub zmęczeniowej tj. korozja lokalna.

Szczególnym przypadkiem korozji elektrochemicznej są zjawiska korozji obserwowane na styku dwóch różnych metali.

Korozja elektrochemiczna z depolaryzacją wodorową

Korozja elektrochemiczna jest możliwa w tym przypadku, gdy potencjał elektrodowy reakcji katodowej jest większy od potencjału elektrodowego reakcji anodowej.

Czynniki wpływające na szybkość korozji:

• zastosowanie inhibitora korozji,
• szybkość korozji zależy od pH roztworu,
• szybkość korozji zależy od nadnapięcia wydzielenia wodoru na danym metalu; im większe nadnapięcie wydzielenia wodoru, tym mniejsza szybkość korozji,

W zależności od rodzaju korozji i charakteru chemicznego czynników korozyjnych istnieje wiele sposobów zapobiegania lub zmniejszania skutków korozji:

Podstawowym sposobem ochrony przed korozją chemiczną jest dobór odpowiedniego materiału do warunków środowiska agresywnego.

Znacznie można obniżyć działanie korodujące niektórych czynników przez zastosowanie inhibitorów (opóźniaczy) korozji. Inhibitory tworzą zwykle na powierzchni metalu warstewki ochronne hamujące szybkość korozji. Dla korozji w środowisku alkalicznym jako inhibitory korozji stosowane są sole cyny, arsenu, niklu i magnezu, zaś w środowisku kwaśnym: krochmal, klej lub białko.

Zabezpieczenie przed korozją elektrochemiczną stanowi tak zwana ochrona katodowa.
Ochrona katodowa polega na połączeniu chronionej konstrukcji z metalem mniej szlachetnym, tworzącym anodę (protektor) ogniwa, natomiast katodą jest obiekt chroniony. Połączenie takiej anody z konstrukcją chronioną wykonuje się przez bezpośredni styk ( tzw. powłoki anodowe) lub za pomocą przewodnika. Za pomocą protektorów chroni się przed korozją duże obiekty stalowe, takie jak kadłuby statków, rurociągi i podziemne zbiorniki. Protektorami są blachy lub sztaby wykonane z metali aktywnych jak: cynk, magnez lub glin, połączone przewodami z obiektem chronionym. W utworzonym w ten sposób ogniwie anodą jest protektor, który ulega korozji. Po zużyciu protektory wymienia się na nowe. Identyczny efekt daje zastąpienie cynku złomem stalowym połączonym z dodatnim biegunem prądu stałego, podczas gdy chroniona konstrukcja połączona jest z biegunem ujemnym.

Ochrona przed korozją za pomocą powłok ochronnych.
Powszechnie stosowanymi powłokami ochronnymi są:

• powłoki nieorganiczne: metalowe i niemetalowe
• powłoki organiczne: farby, lakiery, tworzywa sztuczne, smoła i smary.

Powłoki metalowe wytwarzane na skalę przemysłową dzielimy na dwie grupy:

• powłoki anodowe,
• powłoki katodowe.

Powłoki anodowe są wykonane z metali o bardziej ujemnym potencjale elektrochemicznym (mniej szlachetnych) niż metal chroniony.

Pokrywanie metali powłokami anodowymi zapewnia chronionemu metalowi ochronę katodową, gdyż powłoka z metalu mniej szlachetnego działa w charakterze anody jako protektor. Jako przykład powłok anodowych można wymienić cynk i kadm. Najważniejszym, praktycznym zastosowaniem powłok anodowych jest pokrywanie stali powłoką cynkową (blachy ocynkowane). W przypadku pokrywania powierzchni stalowych cynkiem w razie pojawienia się rysy lub szczeliny tworzy się ogniwo w którym katodą jest żelazo zaś anodą cynk. W tej sytuacji do roztworu przechodzą jony cynku a nie jony żelaza. Tak więc w przypadku pokrywania metali powłokami anodowymi, powłoka pokrywająca nie musi być idealnie szczelna.

Powłoki katodowe są wykonane z metali bardziej szlachetnych niż metal chroniony. Przykładem powłok katodowych są np. powłoki z miedzi, niklu, chromu, cyny lub srebra. Powłoka katodowa jest skuteczna tylko wówczas, kiedy cała powierzchnia stalowa jest nią szczelnie pokryta. Po utworzeniu szczeliny powstaje mikroogniwo w którym żelazo jest anodą i ono ulega rozpuszczeniu, co przyspiesza korozję, a metal szlachetny staje się katodą ogniwa. W rezultacie uszkodzenia powłoki katodowej szybkość korozji w miejscu uszkodzenia jest większa niż w przypadku braku powłoki katodowej.

Powłoki ochronne mogą być nakładane przez:

• zanurzenie w ciekłym metalu,
• platerowanie (zwalcowanie na gorąco),
• natryskiwanie roztopionego metalu na powierzchnię chronioną i elektrolizę.

Niemetaliczne powłoki ochronne wywoływane są na powierzchni metali przez wytworzenie na niej związku chemicznego w wyniku zabiegów chemicznych jak:

• utlenianie mające na celu wytworzenie na chronionym metalu pasywnych warstewek tlenkowych,
• fosforanowanie za pomocą kwasu fosforowego - tworzą się trudno rozpuszczalne fosforany metali,
• chromianowanie za pomocą mieszaniny kwasu chromowego i siarkowego w wyniku którego tworzą się powłoki chromianowe.

Do niemetalicznych powłok ochronnych zalicza się również emalie szkliste, które wyróżniają się dobrą odpornością na działanie alkaliów, kwasów a także na działanie rozpuszczalników organicznych i na działanie podwyższonych temperatur.