AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Chemia Ogólna
Chemia Ogólna
Wykład 7
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Chemia Ogólna
Chemia Ogólna
Wykład 7
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
KOROZJA
KOROZJA
Korozja – osłabienie podstawowych własności
materiału w wyniku reakcji z otoczeniem.
Korozja metalu
Korozja cegieł
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
• korozja ogólna,
•
korozja
lokalna:
wżerowa,
szczelinowa,
międzykrystaliczna,
•korozja naprężeniowa,
• procesy korozyjno–erozyjne,
• kawitacja,
• korozja atmosferyczna,
• korozja w betonie,
• korozja w glebie,
• korozja biologiczna,
• korozja wysokotemperaturowa.
Rodzaje korozji
Rodzaje korozji
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Środowiska korozyjne
Środowiska korozyjne
• kwaśne,
• alkaliczne,
• woda morska,
• solanka,
• środowiska organiczne,
• stopione sole.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Korozja elektrochemiczna
Korozja elektrochemiczna
Korozja elektrochemiczna (glawaniczna) –
najczęściej występujący typ korozji. Zachodzi
podczas zetknięcia dwóch metali o różnych
potencjałach
elektrochemicznych.
Tworzą
one
ogniwo galwaniczne, gdzie metal o niższym
potencjale stanowi anodę, zaś metal o wyższym
potencjale – katodę.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Żelazo pokryte kroplami wody jako ogniwo galwaniczne
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
ne
Me
Me
n
d
Re
ne
Ox
Mechanizm korozji elektrochemicznej
Mechanizm korozji elektrochemicznej
Zniszczenie metalu następuje w wyniku reakcji
anodowej:
sprzężonej z procesem katodowym:
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Typowe reakcje katodowe:
2
H
2
1
e
H
OH
4
e
4
O
H
2
O
2
2
2
3
Fe
e
Fe
Cu
e
Cu
2
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Ogniwa galwaniczne
Ogniwa galwaniczne
Rodzaj procesu korozyjnego związany jest z:
a)występowaniem naprężeń, b) obecnością wtrąceń,
c) różnicą stężeń.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Schemat ogniwa korozyjnego w rurociągu
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Schemat ogniwa korozyjnego:
a) stal węglowa pokryta miedzią,
b) stal węglowa pokryta cynkiem.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Polaryzacja elektrochemiczna
Polaryzacja elektrochemiczna
Diagram polaryzacyjny dla reakcji:
O
O + ne
R
R
nH
+
+ ne n/2H
2
M M
n+
+ ne
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Pasywacja
Pasywacja
Pasywacja
Pasywacja – stan odporności korozyjnej aktywnego
metalu w wyniku utworzenia odpornej warstwy
powierzchniowej inhibitującej proces korozji w
określonym środowisku i określonych warunkach pH.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Anodowe zachowanie metali
Anodowe zachowanie metali
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
e
H
MeOH
)
O
H
(
Me
O
H
Me
ad
ad
2
2
e
H
)
OH
(
Me
2
O
H
MeO
2
O
H
2
e
MeOH
O
H
Me
2
2
H
rozpuszczanie
pasywacja
Możliwe ścieżki reakcji metalu w wodzie.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Mechanizm of pasywacji
Mechanizm of pasywacji
Źródłem tlenu, niezbędnego dla powstania warstwy pasywnej,
mogą być:
- w środowisku wodnym:
• cząsteczki wody,
• rozpuszczony tlen.
- w środowiskach bezwodnych:
• cząsteczki kwasów tlenowych (H
2
SO
4
, H
3
PO
4
, HNO
3
, HCOOH),
• aniony zawierające tlen (CrO
4
-2
, Cr
2
O
7
-2
, MnO
4
-
),
• cząsteczki rozpuszczalnika (CH
3
OH).
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
2
O
p
3
corr
p
3
k
U
U
i
i
Wpływ stężenia utleniacza na zdolność do pasywacji
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Odpornośc korozyjna stopów zależy od obecności i ilości
składników
stopowych
posiadających
wysokie
powinowactwo do tlenu i zdolności tworzenia warstwy
pasywnej.
Najważniejszym
pierwiastkiem
stopowym
odpowiedzialnym za pasywację jest chrom.
Pasywacja stopów
Pasywacja stopów
Struktura hydroksytlenku chromu
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Wpływ zawartości chromu na pasywację stopu Fe-Cr-Ni w 1M H
2
SO
4
.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Wpływ zawartości chromu na pasywację stopów Fe-Si w 1M H
2
SO
4
.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Wpływ składników stopowych na kształt
krzywych polaryzacji stopów żelaza
.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Korozja wżerowa
Korozja wżerowa
Korozja wżerowa
Korozja wżerowa – rodzaj korozji lokalnej w wyniku której
powstają „dziury” w materiale.
Jest bardziej niebezpieczna od korozji ogólnej, ponieważ
trudniej ją przewidzieć i jej przeciwdziałać.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
metal oxide
salt layer
absorption
of chloride ion
initiation
of pit
development
of pit
Mechanizm korozji wżerowej w chlorkach.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Korozja wżerowa stopu Fe - 18% Cr w CH
3
OH - 1MH
2
SO
4
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Korozja międzykrystaliczna
Korozja międzykrystaliczna
Korozja międzykrystaliczna
Korozja międzykrystaliczna – korozja zachodzą wzdłuż
granic ziaren metalu, osłabiająca znacząco właściwości
mechaniczne stopu.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Korozja międzykrystaliczna części samolotu wykonana ze stopu
aluminum 7075-T6
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Korozja naprężeniowa
Korozja naprężeniowa
Korozja
naprężeniowa
Korozja
naprężeniowa
–
pęknięcia
materiału
spowodowane
naprężeniami
oraz
środowiskiem
korozyjnym.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Korozja naprężeniowa wymiennika cieplnego ze stopu
Inconel z pęknięciami wzdłuż granic ziaren.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Ochrona przed korozją
Ochrona przed korozją
• stopy odporne na korozję,
• kompozyty,
• powłoki ochronne,
• ochrona katodowa,
• ochrona anodowa,
• inhibitory.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Ochrona katodowa
Ochrona katodowa
Chroniony metal jest katodą – pokrywa się go metalem o
niższym potencjale (protektor), bądź podnosi się jego
potencjał poprzez zewnętrzne źródło zasilania.
pipeline -
cathode
anod
e
current
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Powłoki ochronne metaliczne
Powłoki ochronne metaliczne
0
n
M
ne
M
Zn
2+
+ 2e Zn
0
Cu
2+
+ 2e Cu
0
Ni
2+
+ 2e Ni
0
Cr
3+
+ 3e Cr
0
Ag
+
+ e Ag
0
Au
3+
+ 3e Au
0
Przykłady:
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Powłoki ochronne organiczne
Powłoki ochronne organiczne
D r y in g o ils
B itu m e n s
F o s s il r e s in s
L o w - m o le c u la r
C e lu lo s e d e r iv a tiv e s
N a tu r a l r u b b e r
C a s e in
H ig h - m o le c u la r
N a tu r a l
A lk y d r e s in s
P o ly e s te r s
E p o x y r e s in s
P h e n o lic r e s in s
A m in o r e s in s
P o ly a m id e s
P o ly u r e th a n s
S ilic o n s
C o n d e n s a tio n a n d a d d itio n o lig o m e r s
R u b b e r
P o ly o le fi n
P o ly v in y l c h lo r id e
P o ly v in y l a c e ta te s
P o ly a c r y ls
A d d itio n p o ly m e r s
S y n th e tic
F ilm f o r m in g s u b s ta n c e s
o r ig in f r o m
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
a) inhibitory anodowe, np. fosforany, krzemiany);
b) inhibitory katodowe, np. Ca(HCO
3
)
2
, polifosforany,;
c) inhibitory anodowo–katodowe, np. aminy.
Inhibitory
Inhibitory