Korrosion Flashcards
Vad är skillnaden mellan anod— och katodreaktion
Katodreaktion — Reduktion
Ex: Fe^2+ + 2e^- —> Fe
Anodreaktion — Oxidation
Ex: Fe —> Fe^2+ + 2e^-
Vad innebär korrosion?
Att metallen löses upp
(Inte att det bildas reaktionsprodukter
Vad innebär jämvikt?
Att reaktion pågår åt bägge håll med samma hastighet
Me <—> Me2+ + 2e-
|ia| = |ik| = i0
Vad innebär potential och vad kan det användas till?
Hur stor mycket fri energi som finns. Potentialskillnad används som mått på
skillnaden i fri energi mellan två reaktioner,
dvs drivkraften för reaktionen
ΔE = ΦCu - ΦZn
Vad är standardpotential?
Standardpotentialen är ett mått på en naturkonstant
Φ° gäller vid 25°C när alla aktiviteter
(koncentrationer) är 1
Vad innebär polarisation
Förändringen av en metalls potential från jämvikt
Vilka villkor finns för att korrosion ska ske?
Jon-ledning <—> elektrolyt, vanligen vattenlösningar
(joner finns endast i elektrolyt)
Elektron-ledning mellan anod och katod i metallen
(e- finns endast i metallen)
Anodpotential < katodpotential för reaktionerna
Oxidationsmedel som kan förbrukas, t.ex. H+ eller O2
Vilka villkor finns för att korrosion ska ske?
Jon-ledning <—> elektrolyt, vanligen vattenlösningar
(joner finns endast i elektrolyt)
Elektron-ledning mellan anod och katod i metallen
(e- finns endast i metallen)
Anodpotential < katodpotential för reaktionerna
Oxidationsmedel som kan förbrukas, t.ex. H+ eller O2
(Olika jämviktspotential.
Hur uttrycks reaktionshastighet?
Som strömtäthet
i = I/A
(A/cm2)
Vad är jämviktspotential? -
Vad visar ett polarisationsdiagram?
Beräknade polarisationsdiagram visar
hur delreaktionens
hastighet/strömtäthet förändras med
potentialen. Det blir räta linjer i log-lin
diagram.
Diagrammet kan användas för att läsa
ut hur stora både anod- och
katodströmtätheten blir vid en viss
potential, men den lägre av dem blir
ofta försumbar.
I en lösning används O2 molekyler som oxidationsmedel, kan transporten av O2 genom lösningen begränsa korrosionens hastighet för en metallyta?
Ja, Gränsströmtätheten, ig , påverkas av
t.ex. omrörning eller mängden O 2 löst i
vattnet
Nämn ter faktorer som påverkar korrosionshastigheten.
Korrosionshastigheten beror bl.a. på
* i o för katodreaktionen på metallens yta
* Hur snabb katoden kan bli (gränsströmpolarisation)
* Eventuella korrosionsprodukter som bromsar
angreppet
Vad innebär passivering?
Ett tätt vidhäftande skikt av oxid bildas på ytan (Ex Cr2 O3 , Al2 O3 och Fe2 O3). Vissa oxider bromsar transporten av Me eller O genom
skiktet så att korrosionshastigheten minskar markant.
Vad påverkar bildningen av oxidskikt och vad kan bildas istället?
Passivering är legerings och miljöberoende. Bildandet av filmen kan motverkas av att metalljonerna
bildar vattenlösliga komplex med negativa joner som Cl - i
lösningen, t.ex. FeCl 64-. En metalljon som komplexbinder till negativa joner förblir i lösningen och kan inte längre hjälpa till
att skydda metallen.
Vad är ett pourbaixdiagram?
Pourbaixdiagram visar beräknade
jämvikter för när en metall är immun,
korroderar aktivt eller är passiverad som
funktion av potential och pH.
Andra joner finns inte med i beräkningen
trots att salter och andra joner har stor
betydelse.
Vad säger pourbaixdiagramen för aluminium respektive koppar och järn?
Aluminium kan passiveras i svaga syror och svaga baser.
Koppar och järn kan passiveras i basisk miljö.
Rostfritt stål kan passiveras i ett stort pH intervall
Vad är allmän korrosion/ självkorrosion?
Jämnt angrepp över hela ytan där anod- och
katodreaktionerna sker på små delytor som
ständigt växlar plats.
Ofta bromsas angreppet mer eller mindre av
reaktionsprodukter.
När uppstår galvanisk korrosion?
En metall i en miljö antar sin korrosions-potential, Φkorr.
När två metaller med olika Φkorr kopplas samman styrs katodreaktionen
till den med högst korrosionspotential, och anoden till den med lägst.
Skillnad i korrosionspotential avgör om det blir galvanisk korrosion.
Dessa kan inte beräknas men finns uppmätta i tabeller, även för
legeringar.
Vad krävs för att passivering ska kunna ske
Det krävs en viss korrosionshastighet (utbytesströmshastighet) i_krit för att ett oxidlager ska börja bildas.
Vad är selektiv/ mikrogalvanisk korrosion
Oxidation sker i det mindre ädla av två element (faser eller material) i en legering korroderar snabbare. Den ädlare kan hjälpa till med elektronrörelser men korroderar inte själv.
Konsekvensen blir att materialet blir försvagat.
Varför uppstår korngränskorrosion?
Korngränserna har ofta en annan
sammansättning än kornen. Där
kan t.ex. finnas mera föroreningar
eller utskiljningar/partiklar av olika
slag.
Detta kan göra dem anodiska ->
liten anodyta och stor katod.
Angreppet kan fortsätta djupt in
längs korngränserna men ytan ser
intakt ut
Kan korngränskorrosion uppstå i rostfritt stål?
Ja, krom kan reagera med kol och bilda kromkarbider. Det gör att kromatomer binds upp och kromhalten sjunker. Går halten under 12% kan inte det passiverande oxidskicktet längre bildas och materialet blir sårbart. Detta sker vid uppvärmning, exempelvis värmebehandling eller svetsning.
Hur kan korngränskorrosion motverkas i rostfria stål?
- Låg kolhalt, svårare att bilda karbider
- legera med Nb eller Ti för att bilda andra karbider
(svetsbara) - Värmebehandla vid över 1000 grader för att karbider löses upp och Cr halten utjämnas.
Vad innebär gropfrätning?
Att passivskiktet skadas pågrund av exempelvis deformation eller upplösta inneslutningar. Vanligen självläker skadan men i vissa fall kan komplexbildning motverka läkningen.
Om gropfrätning uppstår koncentreras anodreaktionen till en liten
punkt (~mm) med det omgivande passivskiktet som en stor
katodarea –> hög i_a
Ph kan sjunka i gropen pga hydrolys
Vad kan öka risken för gropfrätninig?
Omgivningens miljö har en stor påverkan.
Ex:
- närvaro av salt.
* i krit höjs
* Passivområdet begränsas uppåt då ΦT ersätts av ΦB,
genombrottspotentialen/breakdown potential
* i_pass ökar
- katodreaktionen bromsas av brist på oxidationsmedel, oxidskiset kan inte återbildas.
Vad är spaltkorrosion
- Oxidationsmedlet förbrukas
- Katodreaktionen avstannar i spalten
- Φkorr lägre i spalten
- Liten anodyta i spalten och stor katod utanför
Spaltkorrosion uppstår i trånga utrymmen där syrebrist och dålig genomströmning skapar en miljö som gynnar korrosion. Spalten blir anodisk medan ytan utanför blir katodisk, vilket leder till koncentrerad korrosion i spalten. Detta är särskilt problematiskt för metaller som vanligtvis kan bilda passivskikt, eftersom de förlorar sitt skyddande lager i de korrosiva förhållandena inuti spalten.
Vad innebär strömningskorrosion?
Allmänkorrosion bromsas av bildade korrosionsprodukter. Om
dessa forslas bort samtidigt som katodreaktionen accelereras
av ökad O2-transport ökar korrosionshastigheten.
Detta uppträder ofta vid turbulent strömning (~virvlar), t.ex. i
tvära krökar.
Vad är syrekoncentrationscell?
Vid begränsad jonledning sker anodreaktionen
nära katoden.
I öppet stillastående vatten styrs katodreaktionen
av O2-transporten snabbt nära vattenytan.
Med omrörning och/eller hög jonledningsförmåga
(t.ex. i saltvatten eller syror) blir anodreaktionen
utbredd och mindre allvarlig
Exempel i kompendiet:
Sant men ovanligt, i rör brukar
vätskan strömma så vätskeytan
varierar och syrehalten jämnas
ut. Då får man ett jämnt angrepp.
Hur uppstår strömningskorrosion?
I exempelvis tvära svängar och förgreningar i rör. Där uppstår virvlar som hjälper till att direkt forsla bort korrosionsprodukter som annars har en skyddande förmåga. Ökad tillförsel av O2 kan även skynda på katodreaktionen
Spänningskorrosion
I visa kombinationer material – miljö
kan sprickor växa med tiden vid
dragspänningar (både yttre
belastning och inre spänning).
Drabbar främst passiverade metaller.
Sprickan förgrenar sig
transkristallint eller interkristallint
(genom eller mellan kornen).
Brottytan är ser ut som ett
sprödbrott men växer långsamt.
Korrosionsutmattning
Cyklisk belastning och korrosion kan ge spricktillväxt.
Utmattningsgränsen sänks
H+ i sprickspetsen inverkar
Varför uppstår atmosfärisk korrosion?
Eftersom det finns fukt i luften. Fenomenet förvärras av att kondens bildas på kalla ytor, vilket kan förvärras av salt och smuts.
Hur påverkat svaveldioxid korrosion?
SO 2 ab43sorberas på ytan
2. SO 2 + O 2 + 2e- –> SO 42-
Fe –> Fe2+ + 2e-
3. Fe2+ + SO 42- –> Fe2 SO 4
Fe2 SO 4 är ett vattenlösligt salt
–> fuktfilm bildas lättare
4. 2 Fe2 SO 4 + 3H2 O +½ O 2 2FeOOH + H2 SO 4
Järnsulfat oxideras –> ”Dålig” rost + Surt
Nämn tre områden som påverkar korrosionen
- Miljö
- Material
- Konstruktion
Hur kan korrosionshastigheten sänkas i exempelvis radiatorer?
Tillsats i elektrolyten som gör katodreaktionen långsammare.
Vad kan göras för att förbättra egenskaperna hos ett billigt rostfritt stål med hög I_krit?
Tillsätta en passivator som skyndar på katodreaktionen.
Vad är en inhibitor?
En tillsats som bromsar anod eller katodreaktionen.
Hur fungerar en offeranod?
Offeranoden fästs på den metall som ska skyddas och eftersom den har en lägre elektrisk potential än metallen, fungerar den som en “offer” i korrosionsprocessen. Den korroderar och avger elektroner, vilket förhindrar att den skyddade metallen oxideras och rostar.
