Chemia z elementami
chemii fizycznej

1

Korozja chemiczna i elektrochemiczna

Zapobieganie korozji

Click here to get your free novaPDF Lite registration key

Chemia z elementami
chemii fizycznej

2

Korozja chemiczna i elektrochemiczna. Zapobieganie korozji

Korozją

nazywa się proces niszczenia

(degradacji) materiałów w wyniku reakcji
chemicznej lub elektrochemicznej, które
przebiegają na granicy kontaktu materiału
z

otaczającym środowiskiem.

Terminem korozja określa się głównie
niszczenie

metali. Często również niszczenie

materiałów niemetalicznych, np.: materiałów
budowlanych, drewna, tworzyw sztucznych,
spowodowane działaniem otaczającego
środowiska nazywa się korozją.

Korozja metali

, w

zależności od mechanizmu

procesu, dzieli się na

chemiczną

i

elektrochemiczną.

Click here to get your free novaPDF Lite registration key

Chemia z elementami
chemii fizycznej

3

Korozja chemiczna i elektrochemiczna. Zapobieganie korozji

Korozja chemiczna

jest wynikiem reakcji

chemicznych, przebiegających na
granicy faz metal–

środowisko.

Ulegają jej metale w obecności
agresywnych gazów

(np. żelazo lub

aluminium w

obecności fluorowców) lub

cieczy nie będących elektrolitami (np.
aluminium w

tetrachlorku węgla).

Click here to get your free novaPDF Lite registration key

Chemia z elementami
chemii fizycznej

4

Korozja chemiczna i elektrochemiczna. Zapobieganie korozji

Korozja elektrochemiczna

jest procesem,

któremu towarzyszy przepływ ładunków
elektrycznych przez granicę faz metal–elektrolit
(np. korozj

ę metali w roztworach kwasów, soli).

Przepływ ładunków elektrycznych jest

wynikiem działania mikro- lub makroogniw
galwanicznych na granicy faz metal–elektrolit.
Ogniwa

takie tworzą się wskutek

niejednorodności powierzchni metalu (np.
niejednorodność składu chemicznego, defekty
strukturalne) bądź niejednorodności
występujących w elektrolicie (np. różnice
w

składzie elektrolitu, różne stężenie tlenu).

Click here to get your free novaPDF Lite registration key

Chemia z elementami
chemii fizycznej

5

Korozja chemiczna i elektrochemiczna. Zapobieganie korozji

W miejscach będących lokalnymi półogniwami
o ładunku ujemnym następuje przejście atomów
metalu M do elektrolitu w postaci jonów M

n+

z jednoczesnym oddaniem n elektronów e

–

:

M → M

n+

+ ne

–

W miejscach będących lokalnymi półogniwami

o ładunku dodatnim zachodzi proces, w którym
uwolnione elektrony są pobierane przez
depolaryzator, najczęściej tlen rozpuszczony
w elektrolicie (depolaryzacja tlenowa) lub jony
wodorowe (depolaryzacja wodorowa).
Odpowiednie schematy reakcji

biegnących

w tych półogniwach są następujące:

O

2

+ 4e

–

+ 2H

2

O

→ 4OH

–

2H

+

+ 2e

–

→ H

2

Click here to get your free novaPDF Lite registration key

Chemia z elementami
chemii fizycznej

6

Korozja chemiczna i elektrochemiczna. Zapobieganie korozji

Rozróżnia się korozję równomierną oraz korozję
lokalną (plamową, wżerową, międzykrystaliczną,
śródkrystaliczną).

Szybkość korozji równomiernej

określa się

ubytkiem masy metalu z jednostkowej
powierzchni, w jednostkowym czasie i

wyraża

w

g/(cm

2

·godz.)

lub grubością warstwy

skorodowanej w jednostce czasu —

mm/rok

.

Miarą korozji lokalnej

są rozmiary i gęstość

rozmieszczenia ognisk korozji. Miarą korozji
międzykrystalicznej i śródkrystalicznej mogą
być np. zmiany wytrzymałości lub przewodności
elektrycznej metalu.

Click here to get your free novaPDF Lite registration key

Chemia z elementami
chemii fizycznej

7

Korozja chemiczna i elektrochemiczna. Zapobieganie korozji

Ze względu na charakter fizykochemiczny środowiska
rozróżnia się korozję:



gazową,



korozję w elektrolitach,



korozję w nieelektrolitach,



korozję atmosferyczną,



korozję biologiczną, zw. biokorozją (np. w wodzie

morskiej.),



korozję w glebie.

Szybkość korozji (jak każdej reakcji) zależy m.in. od

temperatury, wilgotności powietrza, zanieczyszczenia
środowiska, stężenia czynnika agresywnego.

Proces

korozji może zachodzić również w wyniku

jednoczesnego działania środowiska i innych
czynników, np. naprężenia (korozja naprężeniowa),
prądów błądzących.

Click here to get your free novaPDF Lite registration key

Chemia z elementami
chemii fizycznej

8

Reakcja utleniania metalu:

Reakcje redukcji jonu wodorowego lub tlenu:

Korozja
elektrochemiczna
stali

Click here to get your free novaPDF Lite registration key

Chemia z elementami
chemii fizycznej

9

Korozja stali bez dostępu tlenu

Korozja stali na powietrzu (z udziałem tlenu)

Korozja elektrochemiczna stali

W obecności tlenu korozja elektrochemiczna przebiega 100 razy

szybciej

Click here to get your free novaPDF Lite registration key

Chemia z elementami
chemii fizycznej

10

Korozja elektrochemiczna stali

Skutki korozji elektrochemicznej prętów zbrojeniowych

w wodzie morskiej

Click here to get your free novaPDF Lite registration key

Chemia z elementami
chemii fizycznej

11

Korozja elektrochemiczna

Skutki korozji elektrochemicznej rury stalowej i prętów

zbrojeniowych w wodzie morskiej

Click here to get your free novaPDF Lite registration key

Chemia z elementami
chemii fizycznej

12

Zapobieganie korozji

Stosuje się kilka sposobów zabezpieczania metali przed

korozją:

•

1) odizolowanie metalu od środowiska korozyjnego
przez zastosowanie powłok ochronnych, tzw.
środków ochrony czasowej (np. warstwy farb
organicznych lub nieorganicznych, opakowania
ochronne, pasywacja)

;

•

2) zmniejszenie aktywności środowiska korozyjnego
przez usunięcie depolaryzatora lub wprowadzenie
substancji hamujących korozję — tzw. inhibitorów;

•

3) zabezpieczenie przed korozją metodami
elektrochemicznymi, polegającymi na nadaniu
chronionemu metalowi potencjału ujemnego
utrudniającego przejście metalu w postaci kationów
do roztworu.

Click here to get your free novaPDF Lite registration key

Chemia z elementami
chemii fizycznej

13

Zapobieganie korozji

PASYWACJA

- proces chemiczny lub

elektrochemiczny, powodujący zwiększenie
odporności korozyjnej metalu przez wytworzenie na
jego powierzchni bardzo cienkiej (ale szczelnej
i

dobrze związanej z podłożem) warstewki tlenków lub

soli. Wytworzenie

tej warstewki powoduje zmianę

potencjału elektrycznego metalu. Pasywacja
niektórych metali, np. chromu, niklu, aluminium,
zachodzi samorzutnie (

samopasywacja

) pod

działaniem tlenu zawartego w powietrzu. Zwykle
jednak pasywację przeprowadza się w kąpielach
utleniających (

oksydowanie

).

Wprowadzenie do

żelaza określonej ilości metalu

samopasywującego

się zwiększa zdolność

powstałego stopu do pasywacji, dlatego np. stosuje
się chrom i nikiel jako dodatki do stali nierdzewnych.

Click here to get your free novaPDF Lite registration key

Chemia z elementami
chemii fizycznej

14

Zapobieganie korozji

INHIBITOR KOROZJI

- substancja, która dodana

w

niewielkiej ilości do środowiska reakcji chemicznej

powoduje zmniejszenie szybkości lub niekiedy
całkowite zatrzymanie biegu reakcji.

Działanie inhibitorów polega najczęściej na zwiększeniu

energii aktywacji reakcji chemicznej
(elektrochemicznej) lub zablokowaniu mechanizmów
transportu masy.
Inhibitory są często stosowane w praktyce, np.
inhibitory dodawane do polimerów zapobiegają
dalszej ich polimeryzacji, inhibitory starzenia gumy
przeciwdziałają jej utlenianiu, tzw. inhibitory korozji
chronią metale przed niszczącym działaniem
środowiska.

Click here to get your free novaPDF Lite registration key

Chemia z elementami
chemii fizycznej

15

Zapobieganie korozji

Ochrona elektrochemiczna

Ochronę elektrochemiczną

osiąga się w wyniku

polaryzacji katodowej, przez włączenie metalu
chronionego jako

katody

(elektroda ujemna) w obwód

zewn

ętrznego źródła prądu (

ochrona katodowa

) lub

przez połączenie chronionego metalu z metalem mniej
szlachetnym Zn, Mg, Al. (

ochrona protektorowa

).

O

bydwa rodzaje ochrony mają duże znaczenie

w

zabezpieczaniu przed korozją rurociągów,

kadłubów okrętów, zbiorników, mostów, budynków
stalowych.

W

przypadku metalu ulegającego pasywacji można

chroniony metal włączyć jako anodę (elektrodę
dodatnią) w obwód zewnętrznego źródła prądu
(

ochrona anodowa

).

Click here to get your free novaPDF Lite registration key

Chemia z elementami
chemii fizycznej

16

Zapobieganie korozji elektrochemicznej

Mechanizm ochronnego działania cynku

Gdy element stalowy znajduje się w kontakcie z cynkiem lub magnezem najpierw

rozpuszcza się cynk (magnez) nadając ujemny potencjał elementowi stalowemu.

Ujemny potencjał stali zapobiega przechodzeniu jonów żelaza do roztworu,

a tym samym zapobiega korozji stali.

Click here to get your free novaPDF Lite registration key