Korrosion Flashcards
Hur mycket kostar korrosion konsekvenser?
2-5% av BNP
Korrosion är miljöberoende, vad kan/inte kan korrodera i vatten?
vatten korroderar Fe, men inte Al (aktivt)
Vid högt pH korroderar Al, men inte Fe (aktivt)
I vatten är endast guld immunt mot korrosion,
andra metaller korroderar påtagligt/aktivt eller
omärkbart/passivt
(finns exempel)
Villkor för korrosion
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
Kommentarer
Korrosion är att metallen löses upp, inte att det bildas reaktionsprodukter.
Hur skrivs jämvikt för metall?
Me = Me2+ + 2e-
Me = Me2+ + 2e-
det pågår åt bägge håll med samma hastighet
(finns bilder)
Hur uttrycks reaktionhastighet
i = I/A (A/cm^2)
jämvikt ia = ik = i0 Utbytesströmtätheten
Utbytesströmtätheten beskriver hur
snabbt en reaktion i jämvikt pågår
Hur beskrivs sambandet för energi potential?
F = Faradays konstant = 96 487 As/mol
(laddning hos 1 mol e- )
1 mol joner = 2 mol e-
ΔG = arbete
Z = (mol e- /mol joner)
ΔE = -ΔG/Z*F = ΦCu - ΦZn
(finns bilder)
Alla reaktioners potential ändras med koncentrationerna.
vad rangordnas Elektrodreaktioner efter?
Standardpotentialen en naturkonstant, Φ° gäller vid 25°C när alla aktiviteter (koncentrationer) är 1 som 1 mol/l
standardvätgaselektroden vilket är reaktionen H 2 = 2H + + 2e- i standardtillståndet.
Beskriv Nersts ekvation och vid vilken temperatur den brukar vara?
Φᵒ = Φᵢᵒ = Φₒ - (RT/ZF) ln(K)
(R = allmänna gaskonstanten)
Vid 25°C
Φᵢᵒ = Φₒ - 0,0592/z log K
(finns exempel)
Vad är ett krav för jämvikt potential?
Φ(i0) anod < Φ(i0) kat
Anodpotential < katodpotential
Korrosion är möjlig om det som förbrukas
finns i lösningen
(finns exempel)
Vad är polarisation
Förändring av en metalls potential från jämvikt kallas polarisation.
Den medför att reaktionernas hastighet ändras. Elektronerna dras till + polen i ett
batteri, eller något annat med högre potential.
Nu är reaktionen inte i jämvikt
(finns exempel)
Hur beräknas en 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.
(finns exempel)
Fe i avluftat vatten (utan O2) polarisationsdiagram?
Var för sig har de två delreaktionerna
olika Φ(i o ) och i o i jämvikt.
När Fe korroderar är det inte jämvikt
Metallen kan bara ha en potential som
hamnar mellan de två Φ(i o ) .
Ändrad potential ger ändrad/ökad
hastighet
Ingen ström (e- ) ut från metallen
bägge delreaktionerna måste ha samma
hastighet.
Metallen självkorroderar i miljön vid
korrosionspotentialen Φkorr med
korrosionsströmtätheten i korr
självkorrosionshastigehten
När angreppet diskuteras fokuserar man
ibland på större strömmar
(finns exempel)
Koncentrationspolarisation
- Fe i vatten med O2
När en metall korroderar förbrukas
oxidationsmedlet, t.ex. O2 , på ytan.
Transport av nytt O2 till ytan genom
elektrolyten kan begränsa angreppets
hastighet.
Gränsströmtätheten, ig , påverkas av
t.ex. omrörning eller mängden O 2 löst i
vattnet
(finns exempel)
Vad beror Korrosionshastigheten bl.a. på?
- io för katodreaktionen på metallens yta
- Hur snabb katoden kan bli (gränsströmpolarisation)
- Eventuella korrosionsprodukter som bromsar angreppet
(finns exempel)
Vad är passivering?
Med ökande reaktionshastighet ökar [Me2+] utanför ytan.
Vid tillräcklig [Me2+] kan ett tätt vidhäftande oxidskikt bildas som bara är några nm tjockt.
Vissa oxider bromsar transporten av Me eller O genom skiktet så att korrosionshastigheten minskar markant.
Exempel på passivskikt är Cr2 O3 , Al2 O3 och Fe2 O3.
Vanliga oxider skyddar mycket sämre.
(finns exempel)
Passivering - vad kan motverka bildandet av filmen
Bildandet av filmen kan motverkas av att metalljonerna
bildar vattenlösliga komplex med negativa joner som Cl - i
lösningen, t.ex. FeCl 64-.
Passivering är legerings och miljöberoende.
Vad kan en metalljon göra under passivering?
En metalljon som gått ut i elektrolyten kan under gynnsamma omständigheter hjälpa till att bromsa
korrosionen genom att bilda en korrosionsprodukt.
En metalljon som komplexbinder till negativa joner förblir i lösningen och kan inte längre hjälpa till
att skydda metallen
Passivering - miljöberoende
För att spontan passivering skall ske måste
katodreaktionen kunna vara snabb nog att ge en initial anodström > ikrit.
Där fortsätter korrosionen med försumbar hastighet,
MEN katodreaktionen måste fortfarande kunna vara
snabb nog att upprätthålla filmen och t.ex. reparera skador
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
Korrosions typer
Allmän korrosion / Självkorrosion
Galvanisk korrosion
Selektiv/mikrogalvanisk korrosion
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.
