1. Definicja zjawiska korozji

Korozją metali i ich stopów nazywane jest zjawisko stopniowego ich niszczenia w wyniku elektrochemicznych reakcji z otaczającym środowiskiem, w wyniku czego zmieniają się stan i właściwości niszczonego tworzywa. Rozpoczęty proces korozji, o ile nie ulegnie zahamowaniu, prowadzi do całkowitego zniszczenia detalu. Ze względu na typ reakcji powodujących zniszczenie metali lub stopów może być dokonany podstawowy podział korozji metali i stopów na elektrolityczną i chemiczną.

Odporność na korozję materiałów zależy głównie od:

1. Rodzaju materiału - składu chemicznego

2. Struktury

3. Stanu powierzchni

2. Odmiany zniszczeń korozyjnych

Ze względu na wygląd zewnętrzny i zmiany własności fizycznych spośród zniszczeń korozyjnych można wyróżnić pięć zasadniczych odmian.

a) korozja równomierna, polega niemal na jednostajnym na całej powierzchni niszczeniu metalu w miarę upływu czasu. Szybkość korozji równomiernej podawana jest w mm/rok, niekiedy także w mg/dm2*doba.

b) korozja wżerowa, charakteryzuje się zróżnicowaniem szybkości niszczenia metalu lub stopu w różnych obszarach jego powierzchni. Stosunek największej głębokości wżerów do głębokości średniej, wynikającej z ubytku masy próbki to współczynnik korozji wżerowej Wkw.

100. korozja selektywna, polega na niszczeniu jednej lub kilku faz stopu ze znacznie większą szybkością od szybkości uszkadzania osnowy stopu. W wyniku tego porowata pozostałość zachowuje wprawdzie pierwotny kształt wyrobu, ale jego wytrzymałość ulega znacznemu zmniejszeniu.

d) korozja międzykrystaliczna, przebiega głównie na granicach ziarn metali lub ich stopów, postępując z bardzo dużą szybkością i sięgając na dużą głębokość.

e) korozja naprężeniowa i zmęczeniowa, pękanie korozyjne jest spowodowane jednoczesnym działaniem środowiska korozyjnego i naprężeń rozciągających stałych lub zmiennych. Gdy na metal lub stop poddany ciągłemu naprężeniu rozciągającemu działa środowisko korozyjne, występuje korozja naprężeniowa. W przypadku, gdy element metalowy, zanurzony w środowisku korozyjnym,jest poddawany zmiennym naprężeniom rozciągającym, może ulegać korozji zmęczeniowej.

3. Mechanizm korozji elektrochemicznej

Korozja elektrochemiczna powstaje wskutek działania krótko zwartych ogniw na styku metalu z elektrolitem. Procesy korozji najczęściej mają charakter elektrochemiczny. Powierzchnię każdego metalu lub stopu można bowiem traktować jako zbiór elektrod dodatnich i ujemnych, krótko zwartych przez sam metal. Między tymi elektrodami, którymi są elementy struktury metali lub stopów, występuje różnica potencjałów. Gdy na metal działa elektrolit, którym może być woda lub roztwory wodne soli, kwasów i zasad, tworzą się lokalne mikroogniwa i następuje lokalny przepływ prądu elektrycznego. Towarzyszą temu reakcje chemiczne redukcji i utleniania. Reakcja chemiczna redukcji zachodzi na elektrodzie zwanej katodą i jest związana z przepływem umownego prądu dodatniego z roztworu elektrolitu do elektrody.

W elektrodzie zwanej anodą przebiega reakcja chemiczna utleniania związana z przepływem dodatnich ładunków elektrycznych z elektrody do elektrolitu. W czasie przepływu prądu elektrycznego następuje więc przepływ jonów, przy czym kationy, np. H+, Fe2+, dążą do katody, natomiast aniony, np. Cl-, OH-, SO42-, dążą do anody. W wyniku procesów elektrochemicznych zachodzących w mikroogniwach na powierzchni metalu poddanego działaniu elektrolitu przebiega proces korozji. Korozja następuje tylko w anodach mikroogniw, gdzie zwykle tworzą się sole lub wodorotlenki metali, osadzające się na elektrodzie lub przechodzące do roztworu. Skłonność metalu lub stopu do korozji elektrochemicznej wzrasta wraz ze zwiększeniem siły elektromotorycznej ogniw korozyjnych. O przebiegu korozji elektrochemicznej decyduje również środowisko korozyjne. Mechanizm korozji elektrochemicznej może występować nie tylko w przypadku oddziaływania elektrolitów, którymi są środowiska wodne lub wodne roztwory kwasów, soli i zasad. Korozji elektrochemicznej ulegają również metale i stopy zakopane w glebie, nierzadko podlegających działaniu prądów błądzących. Źródłami prądów błądzących mogą być elektryczne linie kolejowe lub tramwajowe, elektryczne urządzenia spawalnicze, galwanizernie, a także uziemione linie wysokiego napięcia prądu przemiennego.

Korozja elektrochemiczna metali najczęściej objawia się poprzez powierzchniowe ubytki metalu (plamy i wżery), bądź przez obniżenie wytrzymałości metali. Najczęściej szybkość korozji określa się przez ubytek masy próbki metalu pod wpływem działania czynnika korodującego na jednostkę powierzchni i czasu.

Można wyróżnić korozję elektrochemiczną ogólną i lokalną.

Korozja ogólna występuje, gdy powierzchnie pojedynczych elektrod mają rozmiary mikroskopowe bądź mniejsze i/lub gdy elektrody są rozmieszczone na powierzchni metalu w sposób równomierny.

Korozja lokalna ma miejsce, gdy gdy można rozróżnić oddzielne ogniwa korozyjne.

4. Mechanizm korozji chemicznej

Korozja chemiczna polega na niszczeniu metali i stopów w wyniku reakcji chemicznych, korozja ta przebiega na sucho, bez udziału elektrolitu. Podstawowym typem reakcji powodującej korozję gazową przede wszystkim podczas obróbki plastycznej i cieplnej jest reakcja chemiczna utleniania. Szybkość elementarnych procesów cząstkowych reakcji utleniania metali i stopów w różnym stopniu zależy od temperatury i ciśnienia. Tworzący się w wyniku utleniania produkt reakcji może by w zależności od warunków zewnętrznych i składu tworzyw lotny, ciekły lub stały. Produkt ten tworzy się z reguły na powierzchni metalu; w pewnych warunkach może zachodzić również w głębi fazy metalicznej (w wyniku rozpuszczania się w niej utleniacza – utlenianie wewnętrzne). Na ogół na metalach tworzą się w szerokim zakresie temperatur stałe produkty utleniania, które w zależności od szybkości powstawania określa się nazwą zgorzelin lub warstw nalotowych. Jeżeli tworząca się na powierzchni metalu warstwa produktu reakcji przekracza już w pierwszych sekundach powstawania grubość rzędu 10^2 nm, to określa się ją nazwą zgorzeliny.

Jeżeli natomiast przebieg procesu utleniania jest bardzo wolny, tak, że po upływie bardzo długiego czasu – rzędu setek godzin – grubość warstewki produktu nie osiąga tej wartości krytycznej, to określa się ją mianem warstwy nalotowej. Na ogół warstwy nalotowe są zwarte i jednofazowe na całym przekroju, a zgorzelin – zarówno na metalach czystych, jak i stopach – wykazują najczęściej budowę wielowarstwową.

BIBLIOGRAFIA

1. Leszek A. Dobrzański, Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne,Warszawa 1999r.

2. www.pg.gda.pl/mech/kim/Prezentacje/ZiEKorozja.ppt

3. netra.ig.pwr.wroc.pl/instrukcje/korozja.html

4. www.iim.p.lodz.pl/wyklady/7%20korozja%20i%20tarcie.ppt

5. http://www.zmio.zut.edu.pl/Korozja%20i%20ochr%20przed%20kor/03_Korozja%20gazowa.pdf