Brainscape's Knowledge GenomeTM


Top Flashcards (Certified)
All Flashcards

MPR095 Material- och Tillverkningsteknik > Korrosion > Flashcards

Korrosion Flashcards

1
Q

Delreaktion / halvcellsreaktion

A

En elektrokemisk reaktion delas upp i två delar: oxidation och reduktion. En delreaktion beskriver en av dessa delar och sker i en elektrokemisk cell; anod eller katod.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Anod

A

Sker oxidation, elektroner avges.
Metall —> Metalljon + Elektroner
Anoden är oftast den plats där materialet korroderar, eftersom metallatomer omvandlas till joner och försvinner.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Katod

A

Sker reduktion, elektroner tas upp.
Oxidationsmedel + Elektroner —> Reducerad form
Katoden blir ofta ”skyddad” eftersom inga metall joner löses upp här.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Anodyta

A

Ytan där oxidation sker.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Katodyta

A

Ytan där reduktion sker.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Korrosion

A

Elektroner vandrar från anodyta till katodyta. I riktning mot ökad elektrisk potential.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Spontan korrosion

A

Ingen energi tillförs utifrån för att korrosion ska ske och potentialen för anodytan är alltså lägre än för katodytan. Ex på energi: elektrisk.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Jämvikt

A

Reaktionerna för anodytan respektive katodytan sker med samma hastighet. Ingen nettoreaktion sker. Kan få ut en jämviktskonstant K mellan ytorna. Lågt K innebär att metallen är elektropositiv och vill lämna ifrån sig elektroner, högt K innebär att metallen är elektronegativ.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Potential

A

Elektroner vandrar i riktning mot ökad elektrisk potential, därav Φ_anod < Φ_katod.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Standardpotential

A

Mäts i delreaktioner. Gäller vid 25°C. Mäts genom att jämföras med standardvätgaselektroden (SHE), som har potentialen 0 V.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Jämviktspotential

A

Mäts i delreaktioner. Elektrodpotentialen vid jämvikt och bestäms genom att använda standardpotentialen, alltså när den elektrokemiska drivkraften för en reaktion är noll och oxidation och reduktion sker med samma hastighet. Jämviktspotentialen beror på koncentrationen av reaktanter/produkter.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

När korroderar en metall? (Utifrån jämviktspotentialer)

A

Korrosion är möjlig om:
* Jämvikt anodpotentialen < jämvikt katodpotentialen, de kommer vara olika pga olika ädelhet vilket är en drivkraft för korrosion.
* Ett reduktionsmedel finns, exempelvis syre eller vätejoner.
* Elektrolyter finns för att leda joner mellan anod och katod, exempelvis vatten med lösta salter.
* Elektrisk ledande väg mellan anod och katod i metallen (ofta metallen själv), möjliggör flödet av elektroner.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Hur avgör koncentrationen som miljöfaktor potentialer?

A

Koncentrationens påverkan på:
* Anodens potential: Lägre jonkoncentration gör att oxidation sker svårare.
* Katodens potential: Högre koncentration av reduktionsmedel (t.ex. syre eller H+) gör reduktionen effektivare.
* Korrosionens hastighet: Snabbare i miljöer med höga koncentrationer av salter och oxidationsmedel.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Vilka andra miljöfaktorer avgör potentialer?

A

Korrosion är miljöberoende, olika metaller korroderar/korroderar inte i olika miljöer.

Andra miljöfaktorer är:
* pH-värdet
* Temperatur
* Syretillgång
* Yttillstånd på metallen
* Strömmande eller stillastående miljö

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Hur påverkar pH-värdet potentialer?

A

Olika pH halter påverkar olika metaller på olika sätt och kan göra att en viss metall korroderar mer eller mindre.

Lågt pH (surt), hög H+, ökar risken för korrosion genom att möjliggöra reduktion vid katoden.

Högt pH (basiskt), kan hjälpa till att skapa passiva oxidskikt på vissa metaller vilket är ett korrosionsskydd.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Hur påverkar temperaturen potentialer?

A

Temperaturen påverkar reaktionshastigheter och jämviktskonstanter. Högre temperatur ökar reaktionshastigheten.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

Hur påverkar syretillgången potentialer?

A

Gäller för många korrosionstyper, hög syretillgång ökar katodpotentialen vilket ger en effektivare reduktion och då en snabbare anodisk korrosion. Låg syretillgång ger en lägre korrosionshastighet.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
18
Q

Hur påverkar yttillståndet på metallen potentialer?

A

Passiva oxidskikt som bildas på vissa metaller, exempelvis aluminium, skyddar mot korrosion. Dessa ytor kan däremot förstöras i sura miljöer.
Ojämnheter på ytor eller sprickor kan leda till gropfrätning.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
19
Q

Hur påverkas potentialer beroende på en strömmande eller stillastående miljö?

A

En strömmande miljö, exempelvis strömmande vatten, ökar syretillförseln och jonutbytet, vilket driver korrosion snabbare.

En stillastående miljö minskar istället tillgången till syre och andra reaktanter, vilket då bromsar korrosionen.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
20
Q

Offeranod

A

En metod för korrosionsskydd som fungerar genom att offra en oädlare metall för att skydda en ädlare metall. Fungerar genom galvanisk korrosion. Den oädla metallen fungerar som ett katodiskt skydd då den är en anod och oxideras.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
21
Q

Faktorer som påverkar korrosionens hastighet.

A

Skillnaden mellan katod- och anodpotentialen, desto större skillnad, desto högre drivkraft för korrosion.

Katod- och anodytans storleksskillnad, om katodytan är mycket större än anodytan, sker korrosionen snabbare pga fler reduktionsreaktioner.

Syretillgången kan öka eller sänka korrosionshastigheten beroende på hög eller låg tillgång.

Höga koncentrationer av salter och oxidationsmedel ökar korrosionshastigheten.

22
Q

Faktorer som påverkar korrosionens hastighet.

A
  • Skillnaden mellan katod- och anodpotentialen, desto större skillnad, desto högre drivkraft för korrosion.
  • Katod- och anodytans storleksskillnad, om katodytan är mycket större än anodytan, sker korrosionen snabbare pga fler reduktionsreaktioner.
  • Syretillgången kan öka eller sänka korrosionshastigheten beroende på hög eller låg tillgång.
  • Höga koncentrationer av salter och oxidationsmedel ökar korrosionshastigheten.
23
Q

Vad är ett polarisationsdiagram?

A

Beskriver korrosionsmekanismerna och visar halvcellsreaktionernas potentialberoende. Det är en graf som beskriver hur potentialen på en elektrod förändras i förhållande till strömtätheten under olika elektrokemiska förhållanden.

På x-axeln representeras strömtätheten i [A/cm2] och på y-axeln representeras potentialen Φ [V].

24
Q

Hur beskriver polarisationsdiagrammet korrosionsmekanismerna?

A
  • Korrosionspotentialen Φ_korr: den potential där anod- och katodreaktionerna är i jämvikt och naturlig korrosion sker.
  • Korrosionsströmtätheten i_korr: Strömtätheten vid korrosionspotentialen.
  • Anod- och katodreaktioner: Kurvans lutning och form beskriver kinetiken för oxidation och reduktion.
25
Hur används polarisationsdiagrammet för att beskriva korrosionsmekanismerna?
* När två metaller är kopplade i en elektrolyt, kan deras Φ_korr jämföras. Den oädlare metallen (lägre Φ_korr) korroderar, medan den ädlare skyddas. (Galvanisk korrosion). * Diagrammet visar hur katodreaktionen påverkas av syrekoncentration. Mer syre skiftar katodkurvan, vilket höjer Φ_korr och kan öka korrosionen på anoden. (Syrets påverkan). * Polarisationsdiagram kan avslöja när ett passivt skikt bryts ned, vilket kan leda till lokala korrosionsangrepp. (Gropfrätning och spänningskorrosion). * Ändringar i pH kan flytta anod- och katodkurvorna, vilket påverkar Φ_korr och korrosionshastigheten. (pH-värde).
26
Hur används polarisationsdiagrammet för att beskriva korrosionsskydd?
* Katodiskt skydd: Genom att sänka metallens potential under Φ_korr mha en påtvingad ström, kan korrosion stoppas. I diagrammet flyttas då metallens anodkurva till vänster, mot lägre strömtätheter. * Anodiskt skydd: I vissa fall kan potentialen höjas till ett passivt område, där ett skyddande oxidskikt bildas. * Beläggningar: Om kurvan är förskjuten, är anod- eller katodreaktionens kinetik förminskad genom en skyddande beläggning. * Offeranoder: Offeranodens lägre Φ_korr skyddar huvudmetallen genom att flytta korrosionen till anoden.
27
Utbytesströmtäthet
Beskriver reaktionshastigheten när en elektrodreaktion är i jämvikt. Det är strömtätheten i_0 [A/cm2] (ström per ytenhet) där oxidations- och reduktionsreaktionerna sker med samma hastighet, vilket innebär att ingen nettoelektronöverföring sker vid elektroden.
28
Strömtäthet
Beskriver den aktuella reaktionshastigheten vid en viss potential, kännetecknas i [A/cm2].
29
Gränsströmtäthet
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.
30
Koncentrationspolarisation
Beror på begränsad transport till/från ytan vilket påverkar katodreaktionens hastighet som i sin tur påverkar korrosionens hastighet. Detta gäller transport i vätskor och kan delvis åtgärdas med omrörning och hög strömningshastighet för att göra förloppen snabbare.
31
Syretillgång
Syre fungerar som oxidationsmedel vid anoden, alltså möjliggör oxidationen. Om syrehalten minskar, medför det att korrosionshastigheten minskar och tvärtom. I vatten är syretillgången temperaturberoende och lösligheten av syre är begränsad.
32
Passivering
Passivering är ett tunt skyddande skikt som bildas på vissa metallers yta när den utsätts för en oxiderande miljö. Skiktet bildar en barriär som skyddar metallen mot vidare korrosion. Passiveringen är självreparerande. Passivering är grunden för hur rostfritt stål beter sig.
33
Passiveringspotential: Φ_PP
Potentialen som krävs för att passivering skall ske. Alltså sker passivering vid potentialer större än Φ_PP.
34
Vilka faktorer underlättar passivering?
* Syre (O2), nödvändigt för att passivering ska ske. * Högt/basiskt pH-värde, gör att passiveringen är stabil. * Höga potentialer, gör att passiveringen är stabil. * Släta och jämna ytor gör oxidskiktet mer effektivt.
35
Vilka faktorer motverkar passivering?
* Lågt/surt pH-värde, gör korrosion aktiv. * Brist på oxiderande ämnen, gör att passivskiktet inte kan bildas. * Låga potentialer, ger korrosion.
36
Passiveringsegenskaper för järn
Sammansättningen av passivskiktet är järn(III)oxid (Fe2O3) eller järn(II,III)oxid (Fe3O4). Ofta poröst och inte helt skyddande skikt, gör att järn ofta korroderar vidare, speciellt i fuktiga miljöer. Skiktet stabiliseras i miljöer med hög syrehalt, mest stabilt i neutrala och något basiska miljöer. Vid närvaro av kloridjoner korroderas järnet snabbare då de bryter ner skiktet. Järn kräver beläggningar eller legeringar för att ett passivskikt ska bildas.
37
Passiveringsegenskaper för aluminium
Sammansättningen av passivskiktet är aluminiumoxid (Al2O3). Skiktet är mycket stabilt och tätt vilket gör det väldigt motståndskraftigt mot korrosion i de flesta miljöer. Det repareras snabbt om det skadas, förutsatt att det finns tillgång till syre. Aluminium passiveras snabbt i luft och vatten. Stabilt i neutrala miljöer, bryts snabbt ned i starkt basiska eller sura miljöer. I marina miljöer eller lösningar med höga halter av Cl- kan gropfrätning uppstå, eftersom kloridjoner attackerar passivskiktet.
38
Passiveringsegenskaper för rostfria stål
Rostfria stål innehåller minst 10,5% krom vilket gör att passivskiktets sammansättning är kromoxid (Cr2O3). Starkt och mycket effektivt i många miljöer. Självläkande om det skadas, förutsatt att det finns tillgång till syre. Höga halter av kloridjoner kan orsaka gropfrätning, särskilt på lägre kvaliteter av rostfritt stål. Vid mycket höga temperaturer (>300°C) kan passivskiktet bli instabilt (transpassivitet).
39
Allmän korrosion/självkorrosion
Korrosionstyp där metallen jämnt angrips över hela ytan där anod- och katodreaktionerna sker på små delytor som ständigt växlar plats. Den uppstår spontant när en metall är i kontakt med en korrosiv miljö och sker utan att yttre ström tillförs. Det är en självbegränsande korrosionstyp där angreppet ofta bromsas mer eller mindre av reaktionsprodukter.
40
Galvanisk korrosion
Korrosionstyp som uppstår när två metaller/legeringar med olika Φ_korr kopplas samman i närvaro av en elektrolyt. Den oädlare metallen (lägre potential) fungerar som anod och korroderar, medan den ädlare metallen (högre potential) skyddas. Ju större skillnad mellan potentialerna ju snabbare sker korrosionen på anoden. Detta gäller även för anod-/katodyta, om katodytan är stor i förhållande till anodytan, ökar korrosionshastigheten. Går att förhindra mha ex isolering, offeranoder och optimering av materialval.
41
Selektiv/mikrogalvanisk korrosion
Korrosionstyp som drabbar vissa legeringar pga ämnen med olika korrosions påtaglighet. Det ena ämnet (det oädlare) i legeringen korroderar bort medan det andra ämnet blir ensamt kvar. Den oädla metallen korroderas selektivt medan den andra förblir intakt. Går att förhindra mha exempelvis materialval, beläggningar, miljökontroll och katodiskt skydd.
42
Korngränskorrosion
Korrosionstyp som uppstår i korngränserna pga ex föroreningar eller urskiljningar/partiklar som befinner sig i korngränserna. För vissa rostfria stål sker detta när metallen värms upp (ex vid svetsning), då skadas passivskiktet och kromkarbider bildas. Till kromkarbiderna suger sig kromet och passivskiktet vid korngränserna kan inte repareras, då korroderar det rostfria stålet. Går att åtgärda med ”svetsbara” rostfria stål där kolhalten är lägre (<0,02%) vilket skapar färre karbider. En annan åtgärd är att legera med Nb/Ti. Ytterligare åtgärd är T>1000°C, då löses karbiderna upp och kromhalten jämnas ut.
43
Gropfrätning
En korrosionstyp där små, djupa hål/gropar bildas på metallytan och händer då passivskiktet skadas lätt. Detta är starkt beroende på miljö och kan ske pga aggressiva joner (ex Cl-) eller fysisk skada på passivskiktet. Då koncentreras anodreaktionen till den specifika punkten medan katodreaktionen (passivskiktet) blir en stor yta. Detta kan hända alla passiverade metaller. Förebyggande åtgärder inkluderar materialval, miljökontroll, ytbehandling och katodiskt skydd.
44
Spaltkorrosion
Korrosionstyp som uppstår i spalter eller trånga utrymmen med liten vätskevolym och dålig genomströmning. Oxidationsmedlet i spalten förbrukas snabbt vilket leder till att katodreaktionen i spalten avstannar och Φ_korr blir lägre i spalten. Detta medför att spalten blir en liten anodyta medan ytorna utanför blir en stor katodyta. Vanligt mellan ex flänsförband som är ojämnt åtdragna eller hopsvetsade plåtar.
45
Syrekoncentrationscell
En korrosionstyp som sker under långsamt förlopp och som uppstår när syrekoncentrationen varierar över en metallyta, vilket skapar anodiska och katodiska områden. Vid begränsad jonledning (stillastående vatten), vattenytan skapar en katodreaktion genom att lösa in mer syre, vilket gör att en anodreaktion bildas strax under katodreaktionen (under vattenytan). Kan åtgärdas mha omrörning som skapar flöde eller hög jonledningsförmåga då anodreaktionen blir utbredd och mindre allvarlig.
46
Väteförsprödning
Är ett fenomen där en metall blir spröd och förlorar sin duktilitet på grund av absorption eller inbäddning av väte i dess struktur. Kan uppstå på katodytan till metaller som är känsliga mot väte, som stål, titan och zirkonium. Vätet bildas vid reduktion och diffunderar in i metallen. Det minskar bindningsstyrkan mellan metallatomerna och metallen brister.
47
Strömningskorrosion
Korrosionstyp som uppstår pga höga flödeshastigheter och turbulentser hos en vätska eller gas över en metallyta. Svagt skyddande oxider spolas bort och korrosionshastigheten ökar. Typiskt för rör med tvära krökar pga turbulent flöde, specifikt kopparrör i vattenledningar. Därför ska man undvika skarpa krökar och andra geometrier som kan ge upphov till turbulent strömning. Passiverade metaller är helt okänsliga mot strömningskorrosion!
48
Spänningskorrosion
En korrosionstyp som uppstår när en metall utsätts för en kombination av mekanisk spänning och en korrosiv miljö. De mekaniska spänningarna kan grunda sig i belastningar på materialet eller inre spänningar som skapats vid exempelvis svetsning eller kallbearbetning. Dragspänning (krav för initiering) drar isär ett skyddande oxidskikt där sedan en kraftig oxidationsprocess sätts igång i mikrosprickan. Avgörande vid spänningskorrosion är sprickans spets, om spetsig korroderar spetsen snabbare än väggarna, om trubbig avtar korrosionstillväxten med tiden. Spänningskorrosion drabbar främst passiverade metaller och sker i miljöer där metallen riskerar att förlora sin passitivitet.
49
Korrosionsutmattning
Cyklisk belastning och korrosion kan ge spricktillväxt. Utmattningsgränsen för materialet sänks pga korrosionen och materialet spricker tidigare.
50
Atmosfärisk korrosion
Den vanligaste korrosionstypen och uppstår när metaller exponeras för luftens komponenter, inklusive syre, fukt, och föroreningar. En tunn vätskefilm på metallens yta blir som en elektrolyt mellan luft och metall (katod och anod). Syre från luften reduceras vid katoden och metallen oxiderar. Föroreningar på metallens yta och i luften samt havsluft bidrar till hur den atmosfäriska korrosionen initieras och utvecklar sig då dessa initierar korrosion tidigare och accelererar korrosionshastigheten under tiden.
51
RH - Relativa fuktigheten
En elektrolyt bildas vid 100% RH på rena metaller. I närvaro av salter och smuts bildas elektrolyt vid lägre RH så angreppet kan pågå under längre tid.
52
Ädelhet metaller, mest ädel till mest oädel
Guld Titan Rostfritt passivt Aluminiumlegering Koppar Väte Gjutjärn Kolstål Aluminium passivt Zink Magnesiumlegering

MPR095 Material- och Tillverkningsteknik (6 decks)

Brainscape helps you reach your goals faster, through stronger study habits.
© 2025 Bold Learning Solutions. Terms and Conditions