Gamla tenta frågor korrossion Flashcards
Inför all ytbehandling är det viktigt att göra rent metallen så att skiktet fäster väl. Ett
vanligt sätt är att använda alkalisk avfettning med tillsatta tensider. Beskriv kort hur
processen går till och hur tensiderna verkar.
Man sprayar detaljen med en varm lösning eller doppar den i lösningen, och sedan sköljer
man i vatten. En tensid är en molekyl med en hydrofob (vattenavstötande) och en hyrdofil
(vattenälskande) ända med olika laddningar. Den positivt laddade hydrofoba ytan binder
till fettet och den negativt laddade orienteras mot vattnet. De negativa laddningarna
repellerar varandra så att det bildas små droppar av fett i lösningen inte slås ihop till stora
droppar och flyter upp till ytan.
En typ av beläggning som delvis görs av estetiska skäl är att lägga på ett Ni-skikt.
Skikten är egentligen mer komplexa med flera lager och ämnen men vi bortser från det.
Beskriv en process för att förnickla metall!
Man kan belägga skikt av en metall på en annan genom elektrolytisk metallbeläggning.
Den metall man vill belägga kopplas som katod i en sur lösning som innehåller joner av
den metall man vill belägga med. Dessa joner kommer då att reduceras på metallens yta så
att det bildas ett metalliskt skikt.
För att få ett jämnt skikt behövs en jämn strömfördelning och för att undvika
väteförsprödning kan det vara lämpligt att värma upp detaljen efter beläggningen så väte
drivs ut.
Beskriv hur ett sådant metallskikt fungerar ur korrosionssynpunkt, inklusive för- och nackdelar!
Man belägger vanligen med CrNi-skikt som passiveras och beter sig ädlare än stål. Det
ger ett anodiskt skydd med ett katodiskt skikt. Så länge skiktet inte skadas får man en
blank komponent vilket är fördelen och syftet med behandlingen. Skulle skiktet skadas
blir det underliggande stålet anod och man får en situation med en liten anod och en stor
katod som ger ett snabbt angrepp.
Rent allmänt vilka legeringselement behöver ingå i rostfritt stål för att de skall klara
korrosion i havsvatten?
Allt rostfritt stål innehåller minst 10-12% Cr. En tillsats av Ni ger bättre
korrosionsegenskaper, 5-20% beroende på kvalitet. Med några procent Mo i materialet
blir ökar motståndet mot kloridjoner vilket är nödvändigt i havsvatten
Figuren nedan visar två bägare som är sammankopplade med en voltmeter och en saltbrygga.
Voltmetern har så hög resistans att ingen ström flyter genom den. Saltbryggan leder
tillräckligt med joner mellan bägarna för att utjämna laddningarna, men utan att lösningarna
blandas.
Den vänstra bägaren är avluftad och innehåller 0,01 M Fe2+.
I den högra bägaren finns ett platinableck som inte deltar i reaktionerna eller antas påverkar
någon potential, men reaktioner kan ske på bleckets yta.
I bägaren finns en lösning med 10-5 M H+.
a) Vilka reaktioner sker på järnblecket i den vänstra bägaren respektive på Pt-blecket i den
högra?
Vad kallas den potential som respektive reaktion har?
Vad kallas den strömtäthet som beskriver situationen? (2 p)
b) Voltmetern tas bort och ledningen mellan blecken kopplas ihop.
Vilka reaktioner sker nu på järnblecket i den vänstra bägaren respektive på Pt-blecket i
den högra?
Vad kallas den potential som respektive reaktion har?
Vad kallas den strömtäthet som beskriver situationen?
Åt vilket håll rör sig elektronerna i ledningen mellan blecken?
Eftersom det finns en stor resistens mellan cellerna kommer det inte att gå någon ström
mellan dem. I stället kommer det att råda jämvikt i bägge bägarna var för sig.
Reaktionerna kommer att ske vid sina jämviktspotentialer med en hastighet som beskrivs
av utbytesströmtätheten, io.
Reaktionen i den vänstra bägaren blir Fe Fe2+ + 2e-
och i den högra H2 2H+ + 2e-
b) Utan resistens mellan blecken kommer de att befinna sig vid samma potential,
korrosionspotentialen. Den ström som går mellan blecken blir ett mått på
korrosionsströmtätheten, ikorr (fast det är den totala strömmen Ikorr som går genom
ledningen).
Det är välkänt att Fe korroderar i vatten, liksom i syra.
När Fe korroderar är anodreaktionen Fe → Fe2+ + 2e- dominerande i den vänstra bägaren.
De frigjorda elektronerna rör sig till den högra bägaren där de reducerar vätejoner till
vätgas i 2H+ + 2e- → H2
Vilken korrosionstyp har drabbat schackeln? Beskriv korrosionsmekanismen och hur den
drabbar rostfritt stål!
De facetter man ser i den högra bilden är korngränser som frilagts eftersom stålet drabbats
av korngränskorrosion. Vid uppvärmning av rostfritt stål kan det bildas kromkarbider i
korngränserna. Krom diffunderar relativt långsamt eftersom det är en stor atom. Därför
kommer en smal zon längs korngränserna att få en sänkt kolhalt så att materialet inte kan
passiveras där och korrosionen följer korngränserna in i materialet. Korn som omges av
oxid kommer sedan att lossna.
Hur kan man ändra materialets sammansättning för att undvika problemet?
Man kan dels ha en riktigt låg kolhalt (<0,02%) och dels legera med små halter av Nb
och/eller Ti så att de bildas karbider av dessa ämnen istället.
Förklara med hjälp av ett principiellt riktigt polarisationsdiagram hur katodiskt skydd av stål med
offeranoder fungerar. Relevanta potentialer och beteckningar skall anges
Skärningen Φkorr – Ikorr visar korrosionen av Fe utan skydd.
När komponenten kopplas ihop med Mg som har lägre korrosionspotential sänks
korrosionspotentialen till den med de blå och röda kryssen där det blå visar korrosion av Mg och
det röda hur långsamt Fe nu korroderar.
Vilken typ av korrosionsskydd är det när man använder offeranoder, ett anodiskt eller katodiskt
skydd? OBS Rätt svar ger +1p och fel svar -1p
Ett katodiskt skydd.
Är det en bra eller dålig idé att måla över offeranoderna som skall skydda ett båtskrov för att
förlänga anodernas livslängd? Motivera!
En dålig idé! Offeranoderna måste kunna korrodera för att ta upp elektronerna från
katodreaktionen.
Är det en bra eller dålig idé att skruva fast en offeranod på en cykel som börjat rosta för att den
skall förlänga cykelns livslängd? Motivera!
En dålig idé! Det måste finnas en elektrolyt mellan anod och katod för att skyddet med
offeranoder skall fungera.
Om en produkt korroderar behöver man avgöra vilken typ av korrosionsangrepp det är för att sätta in
rätt åtgärd. Ofta kan man se det med blotta ögat eller i ett enkelt mikroskop. Som exempel vet man att
det är gropfrätning om man ser små hål i metallen.
I den här uppgiften skall du beskriva hur man kan känna igen fyra sorters korrosionsangrepp, och
förklara varför det man ser måste vara just den korrosionstypen. Du får ta vilka korrosionstyper du
vill utom allmänkorrosion och gropfrätning.
Om en produkt korroderar behöver man avgöra vilken typ av korrosionsangrepp det är för att sätta in
rätt åtgärd. Ofta kan man se det med blotta ögat eller i ett enkelt mikroskop. Som exempel vet man att
det är gropfrätning om man ser små hål i metallen.
I den här uppgiften skall du beskriva hur man kan känna igen fyra sorters korrosionsangrepp, och
förklara varför det man ser måste vara just den korrosionstypen. Du får ta vilka korrosionstyper du
vill utom allmänkorrosion och gropfrätning.
Strömningskorrosion: korrosionsprodukterna spolas bort och metallen kan se ut som det har bildats
ett vågmönster av gropar i rörkrökar och liknande.
Spaltkorrosion: ett angrepp har bildats lokalt i spalter i konstruktionen, men inte utanför där det varit
katodytor.
Spänningskorrosion: brottytorna ser ut som sprödbrott även om brottet bildats långsamt och
materialet är segt. I tvärsnitt ses förgrenade sprickor. Kräver oftast mikroskopering.
Korngränskorrosion: Där metallkorn trillat bort kan man se facetterna hos de korn som är kvar. I
tvärsnitt syns sprickor eller korrosionsprodukter längs korngränserna.
Förklara vad som menas med gränsströmtäthet och beskriv en situation när den har betydelse för
angreppet.
Vad kan påverka hur stor den är för en viss metall?
Gränsströmtätheten är hur snabbt angreppet är i en situation där det begränsas av katodreaktionen och
transporten av reduktionsmedel (oftast O2) till ytan. Att tillföra reduktionsmedel till en elektrolyt
under omrörning ökar hastigheten.
Förzinkning kan göras på två olika sätt som ger ett
karaktäristiskt tjockt eller tunt skikt, där det tjocka är tiotals
mikrometer och de tunna skikten några får mikrometer.
* Beskriv kort de två metoderna.
Diskutera sedan
* dels i vilka situationer respektive metod används som
korrosionsskydd
* dels vad det finns för problem och risker med respektive
metod.
Elförzinkning görs genom att detaljen doppas i en sur lösning med Zn 2+ -joner och kopplas till
en låg potential så att katodreaktionen Zn2+ + 2e- Zn ger en utfällning av Zn på detaljens
yta. Skiktet är relativt tunt men ger ett rimligt skydd inomhus eller om det kombineras med
färgskikt.
Den låga potentialen ger en risk för väteförsprödning och potentialfältet kan ge skikt med
ojämn tjocklek.
Varmförzinkning görs genom att en komponent doppas i en smält Zn-legering som får stelna
på dess yta. Om smältan har fel sammansättning kan det bildas spröda FeZn-faser som gör att
skiktet flagnar.
Ett flussmedel gör att alla oxider löses upp så man får en direkt metallisk bindning Fe-
Zn.Skiktet blir flera tiotals μm tjockt, men den höga temperaturen gör att komponenten kan
slå sig eller mjukna
Beskriv situationen och förklara varför det blir som angett med riktiga termer vi haft med i
kursen!
b) Ett koncentrerat angrepp nära skarven mellan de två metallerna.
Jonledningen i lösningen har stor inverkan på angreppets utbredning. Om jonledningen är
låg som t.ex. i sötvatten blir angreppet mer koncentrerat nära skarven. Likaså om
elektrolyten är en tunn fuktfilm t.ex. utomhus kommer jonerna bara att ledas effektivt på
ett relativt kort avstånd.
