Korrosion Flashcards
Oxidation/reduktion
ReduKtion = Katodreaktion = att ta upp elektroner. Hög potential
OxidAtion =Anodreaktion = att avge elektroner = korrosion. Låg potential.
Korrosionsvillkor
För att korrosion skall uppstå krävs att följande villkor är uppfyllda:
- Det sker en anodreaktion, som har lägre potential än katodens
- Elledning mellan anod och katod (e- transporteras i metall)
- Jonledning i en elektrolytvätska (joner transporteras i vätska)
- Tillgång till reduktionsmedel som förbrukas (t ex syre löst i vatten).
Jämvikt
Jämvikt: Delreaktioner pågår i samma hastighet. Reaktionshastighet är strömtäthet:
i = I/A = ström/area = [A/cm2].
Potential, Ø
Är en spänning. Går att mäta med voltmeter. Denna spänningen är i grunden en inneboende egenskap hos ämnena.
Standardpotential, Ø0
Gäller vid 25°C och koncentration [x]=1M Är en materialegenskap
Är standariserad globalt
Finns i tabeller
Mäts mha H2 => 2H+ + 2e- Används som referens, typ som att havsytan är höjdreferens.
Jämviktspotential, Ø0, Ø(i0)
Gäller alltid
Ø0= Ø(i0) = Ø0 + RT/ZF * ln(K)
Ø(i0) = Ø0 - 0,0592/Z * ln(K) vid 25°C Ø0 - standardpotentialen R - konstant
T - temperatur
K ≈ koncentration eller jämviktskonstanten F = Faradays konstant = 96 487 As/mol
Z = antal mol e-
Ø(i0)Katod > Ø(i0)Anod => Korrosion möjlig om det som förbrukas finns i lösning.
Polarisationsdiagram
Polarisationsdiagram visar hur delreaktionernas hastighet/strömtäthet förändras med potentialen.
1.5 Passivering
Vissa metaller i vissa miljöer kan passiveras, = att ett tätt vidhäftande oxidskikt bildas på ytan. Bildandet är miljöberoende.
Bromsande faktorer - Passivering
Katodreaktionen måste alltid vara tillräckligt snabb för att passivering hela tiden ska kunna ske, och för att upprätthålla/repassivera skador i filmen. Den ska svara mot en anodström > ikrit. Detta är svårt i slutna system där oxidationsmedlet (t ex syre) kan ta slut.
- Sen så kan det finnas andra negativa joner i lösningen (av t ex salter), och då kan metalljonerna reagera med dem istället för att bilda egen oxid, och då motverkas bildande av passivfilm.
Selektiv/Mikrogalvanisk korrosion
Detta kan uppkomma i speciella legeringar med flera faser, där den oädlaste fasen/ ämnet korroderar, dvs går i lösning. Ex:
- Gråjärn: Innehåller fjäll av grafit (perlitisk), som har högre korrosionspotential än Fe. Grafit blir katod, och Fe anod och korroderar. Ju mer Fe korroderar, desto mer ökar grafitarean = katodarean. Därför accelererar korrosionen.
- Segjärn: Här har grafiten en annan form, och faller bort. Den bildar alltså inte större och större katodarea, och korrosionen accelereras ej.
- Mässing: Cu/Zn - legering med 15-35% Zn. En lösningshärdad sådan kan korrodera så att Zn försvinner och Cu blir kvar. Detaljen ser intakt ut, men hållfastheten är mycket sämre.
Korngränskorrosion
Avvikande sammansättning (pga förorerningar, faser som bildas i korngränserna, legeringselement) kan göra korngränser anodiska => liten anodarea och stor katod => farligt angrepp, svårt att se. T ex pga:
- Kort värmebehandling av ~800°C (≈svetsning) av vissa rostfria stål => Cr och C vill reagera med saker => kromkarbider bildas i korngränser => närmast dessa sänks alltså då kromhalten => då finns det inget Cr kvar att bilda passivskikt av => passivskiktet bryts upp.
- Åtgärd: Väja rostfritt stål med låg C-halt (0,02%) och/eller legerat med Nb/Ti (”Svetsbart rostfritt stål”) => Nb/Ti bildar andra karbider, istället för Cr som finns kvar och kan bilda passivfilm. Om karbiderna bildas kan de lösas upp med värmebehandling vid hög temp (≈1000°C).
Gropfrätning
Ett passivskikt kan skadas, pga t ex upplösta inneslutningar (t ex MnS) eller deformation. Men normalt sett så brukar det självläka. Om inte, kan gropfrätning uppstå. Anodreaktionen koncentreras då i en punkt. Det omgivande passivskiktet blir katod:
Aanod «_space;Akatod => ianod»_space; ikatod => snabbt angrepp => farligt.
Gropfrätning inträffar också om potentialen höjs över den miljöberoende genombrottspotentialen, Øb.
Eller om oxidationsmedlet förbrukas så att katodreaktionen begränsas så att ett passivskikt inte kan upprätthållas. Aka ställa en tallrik på rostfri diskbänk med vatten under.
Spaltkorrosion
ten vätskevolm och dålig genomströmning kan göra att oxidationsmedlet förbrukas, vilket i sin tur gör att katodreaktionen avstannar och eventuell passivering upphör. Detta gör också att Økorr blir lägre i spalten. Vi får anodreaktion i spalten och katodreaktion utanför. Spaltkorrosion är speciellt allvarligt för passiverbara material. Liksom vid gropfrätning kan komplexbildning och hydrolys försämra.
Spatkorrosion är ett designproblem, som undviks med produktens utformning - man får se till så att det inte blir några spalter. Dock är det ibland omöjligt, som vid punktsvetsar. Då kan man istället lägga en tätande massa runt.
Syrekoncentrationscell
Vid begränsad jonledning sker anodreaktionen nära katoden. I öppet vatten styrs katodreaktionen av O2-transporten => snabbare när under vattenytan. Vid hög jonledningsförmåga eller omrörning blir anod- reaktionen utbredd och mindre allvarlig.
Strömningskorrosi
Vid allmän korrosion i strömmande medier spolas det skyddande oxidlagret bort, så att korrosionshastigheten ökar. Det uppstår framförallt vid turbulent strömning i snäva krökar som t ex tvära rörböjar. Kopparlegeringar är känsliga. Passiverade material är inte känsliga. Större radier genererar lägre flödeshastighet som minskar korrosionsrisken.
