KOROZJA METALI

Rodzaje korozji metali

P.Łukowski, 2

Korozja biologiczna – metale są odporne na czynniki
biologiczne.

Korozja fizyczna – czynniki mechaniczne i termiczne.

Korozja chemiczna – może mieć charakter chemiczny lub
elektrochemiczny.

Korozja spowodowana czynnikami chemicznymi

CHEMICZNA

ELEKTROCHEMICZNA

Zachodzą reakcje
chemiczne, w trakcie
których nie następuje
przepływ prądu
elektrycznego.

Powstaje ogniwo
korozyjne i następuje
przepływ prądu
(przenikanie elektronów
przez granicę faz metal
– elektrolit).

Obecność elektrolitu jest
warunkiem koniecznym,
ale niewystarczającym (!)
korozji elektrochemicznej

P.Łukowski, 3

Korozja chemiczna

P.Łukowski, 4

Pod wpływem kwasów następuje roztwarzanie metalu:

Fe + 2HCl → FeCl

2

+ H

2

↑

Pod działaniem tlenu z atmosfery, w obecności wody,
następuje bezpośrednie utlenianie z utworzeniem
mieszaniny tlenków i wodorotlenków żelaza (rdzy):

3Fe + O

2

+ 2H

2

O → Fe

2

O⋅H

2

O + Fe(OH)

2

Fe + 2Cl– → FeCl

2

+ 2e–

Korozja chemiczna

Chlorki powodują korozję wżerową metalu:

P.Łukowski, 5

P.Łukowski, 6

Obszar anodowy

(o niższym potencjale

elektrochemicznym)

Obszar katodowy

(o wyższym potencjale

elektrochemicznym)

Me

2e

–

2e

–

2H

+

H

2

½O

2

+ H

2

O

2OH

–

redukcja ≡

depolaryzacja

wodorowa

Me

2+

redukcja ≡

depolaryzacja

tlenowa

METAL

ELEKTROLIT

Korozja elektrochemiczna

utlenianie

P.Łukowski, 7

Ogniwo stykowe (Daniella)

P.Łukowski, 9

Szereg napięciowy metali

Metal o niższym (bardziej ujemnym) potencjale staje
się anodą i ulega korozji.

→

→

→

→ Zn →

→

→

→ Cr →

→

→

→ Fe →

→

→

→ Ni →

→

→

→ Sn →

→

→

→ H →

→

→

→

Cu

→

→

→

→

Ag

→

→

→

→

Au

→

→

→

→

Pt

→

→

→

→

–

0

+

metale szlachetne

metale nieszlachetne

P.Łukowski, 10

Układ dąży do
wyrównania
stężeń przez
produkcję
jonów w części
o mniejszym
stężeniu ⇒ ta
część metalu
staje się anodą
i ulega korozji

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

Fe

Fe

2+

e

–

Ogniwo stężeniowe

P.Łukowski, 11

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

2+

Fe

Fe

Fe

2+

Fe

2+

e

–

Ogniwo stężeniowe

W trakcie działania

Stan równowagi

P.Łukowski, 12

swobodny

dostęp

tlenu

Ogniwo stężeniowe – przykład

strefa

katodowa

strefa

anodowa

ograniczony

dostęp tlenu

P.Łukowski, 13

Ogniwo naprężeniowe

W wyniku naprężeń mechanicznych powierzchnia metalu

staje się niejednorodna ⇒ powstają miejsca o wyższej

energii ⇒ jony z tych miejsc łatwiej przechodzą do roztworu

niż z powierzchni niezdefektowanej ⇒ obszar powierzchni

poddany naprężeniom stanowi anodę, zaś powierzchnia

niezedefektowana stanowi obszar katodowy.

P.Łukowski, 14

Korozja stali zbrojeniowej w betonie

W wyniku karbonatyzacji:

Ca(OH)

2

+ CO

2

→ CaCO

3

+ H

2

O

obniża się pH betonu ⇒ warstewka pasywna na stali zostaje
zniszczona ⇒ zaczyna się korozja stali zbrojeniowej:

Fe + 2Cl

–

→ FeCl

2

+ e

–

3Fe + O

2

+ 2H

2

O → Fe

2

O⋅H

2

O + Fe(OH)

2

Zobojętnienie betonu i korozja stali zbrojeniowej

P.Łukowski, 15

F

e

F

e

O

F

e

3

O

4

F

e

2

O

3

F

e

(O

H

)

2

F

e

(O

H

)

3

F

e

(O

H

)

3

3

H

2

O

0

1

2

3

4

5

6

7

W

z

g

lę

d

n

a

o

b

ję

to

ś

ć

m

o

lo

w

a

Względna objętość produktów utleniania żelaza

P.Łukowski, 16

1

2

3

4

4

CO Cl O

H O

2

2

,

, ,

2

Zniszczenie żelbetu

P.Łukowski, 17

Zniszczenie żelbetu

P.Łukowski, 18

Ochrona metali przed korozją

P.Łukowski, 20

Elektrochemiczna: stworzenie takiego układu, w którym
metal chroniony po powstaniu ogniwa korozyjnego jest
katodą i nie ulega korozji (ochrona protektorowa).

Przykład: cynkowanie blachy stalowej

P.Łukowski, 21

Ochrona metali przed korozją

Chemiczna: wprowadzenie do układu inhibitorów korozji,
czyli substancji, które zatrzymują lub znacznie zwalniają
procesy korozyjne.

Przykład: jodek potasu, sole cyny, arsenu i niklu.

Mechaniczna: pokrycie powierzchni metalu warstwą
odcinającą dostęp szkodliwych substancji, np. elektrolitu.

Przykład: farby, emalie, powłoki z tworzyw sztucznych lub
metali ⇒ możliwość dodatkowej ochrony elektrochemicznej
– protektorowej.

wykwity

przyczyny:
sole
rozpuszczalne
zawarte w
materiale lub
podciągane
kapilarnie z
zewnątrz

odpryski, spęcznienia

przyczyny: siarczany,
zanieczyszczenia organiczne

rysy, złuszczenia

przyczyny: węglany,
siarczany, korozja mrozowa

Korozja ceramiki budowlanej

P.Łukowski, 22

Ochrona ceramiki budowlanej przed korozją

• staranny dobór surowców

• impregnacja

• powłoki ochronne (tynki, farby)

P.Łukowski, 23

Korozja drewna

Podstawowym zagrożeniem dla drewna jest

korozja

biologiczna

, tzn. powodowana przez organizmy żywe:

- bakterie,

- grzyby,

- owady:

kołatek, spuszczel, tykotek

zgnilizna

próchnica

P.Łukowski, 24

Korozja drewna

zgnilizna

owady

P.Łukowski, 25

Sposoby zabezpieczania i konserwacji drewna

- Suszenie

- Powlekanie

- Impregnacja: nasycanie drewna środkami zabezpieczającymi
przed szkodliwym działaniem grzybów (fungicydy), owadów
(insektycydy), ognia i wody.

P.Łukowski, 26