Korrosion Instuderingsfrågor Flashcards
Vad är det för skillnad mellan standard- och jämviktspotentialer? Under vilka förutsättningar gäller de?
När en delreaktion är i jämvikt går den åt bägge håll med samma hastighet så att ingen förändring sker av några koncentrationer. Den har då sin jämviktspotential, för de koncentrationer/aktiviteter och vid den temperatur som gäller för just den miljön.
Standardtillståndet för en delreaktion är när alla aktiviteter/koncentrationer är 1 i respektive enhet, t.ex. mol/liter av alla joner i lösningen och temperaturen är 25 grader Celsius.
Om man försöker dra ut en rostig spik ur trä händer det ofta att spiken går av. Vanligen sker detta ett stycke under huvudet. Undersöker man spiken närmare finner man att den har ett avsevärt minskat tvärsnitt vid brottstället. Förklara detta fenomen.
Det blir en typ av syrekoncentrationscell där det är gott om syre ovanpå spiken och gradvis mindre längre in i trät. Dessutom kommer jonledningen I trät att begränsa angreppets utberedning. Man får en katodreaktion utanpå spiken och en kort bit in I trät. En liten bit in I trät kan anodreaktionen fortgå, men längre in kommer den snabbt att bromsas upp då det dels blir ont om syre och dels svårt att leda bort de Fe2+ som bildas.
Vanligt stål kan på elektrolytisk väg förses med en ytbeläggning av ren Zn eller ren Ni. Beroende på vilken metall man väljer kommer ur korrosionshänseende siktets täthet att spela en betydligt större roll i det ena fallet. Vilket fall och varför?
Zink är anodiskt i förhållande till järn (Fe), vilket innebär att det kan ge ett katodiskt skydd. Om det uppstår en skada eller finns små porer i zinkskiktet, kommer järnet (Fe) som exponeras för miljön fortfarande att fungera som en katod och skyddas av zinkskiktet. Detta beror på att zinken fortsätter att korrodera i stället för järnet. Zinkskiktet håller dessutom länge eftersom zink korroderar relativt långsamt. Vid skadan bildas en liten katod (järn) och en stor anod (zink), vilket gör att korrosionen av zinken ökar något i närheten av skadan, men skyddet för järnet bibehålls.
Nickel på järn (Fe) ger ett anodiskt skydd som fungerar bra så länge nickelskiktet är helt, eftersom det kan passiveras och därmed stå emot korrosion. Om skiktet däremot skadas, kommer det underliggande stålet att fungera som en anod och angripas vid den skadade punkten. Eftersom nickelytan runt skadan utgör en stor katod i förhållande till den lilla anodytan (stålet), kan korrosionsangreppet på stålet bli mycket snabbt och koncentrerat.
En sluten behållare av rostfritt stål (18Cr8Ni) förstördes efter bara en kort driftstid genom gropfrätning trots att materialet vid en långtidstest hade visat sig motstå vätskan i behållaren. Långtidstestet hade utförts genom att en provplåt nedsänktes i en glasbägare fylld med vätskan. Vad kan orsaken vara till att materialet i behållaren visade sämre korrosionsbeständighet än i laboratorieförsöket!
En passiverad metall korroderar med en hastighet som är försumbar för metallens livslängd, men i en sluten behållare kan även en långsam katodreaktion göra att syre som är löst i vätskan förbrukas och då kan katodreaktionens inte längre vara snabb nog att upprätthålla passiveringen. Det leder till att gropfrätning uppstår. I glasbägaren kunde nytt syre från luften tas upp av vätskan och det räckte för att hålla materialet passiverat
Det finns en mängd olika knep för att minimera ett korrosionsangrepp. Beskriv hur du skulle göra i följande fall (ej materialbyte)!
a) Stålskruv i en aluminium-plåt.
b) Båtskrov av olegerat kolstål.
c) En aluminiumkomponent som dessutom skall vara elektriskt isolerad från omgivningen.
a) Här finns risk för galvanisk korrosion. Det kan man undvika genom att isolera metallerna från varandra elektriskt, t.ex. med en bricka i plast eller ett keramiskt material. Isoleringen måste fungera även runt skruven är den går igenom plåten. De elektriska strömmarna som behöver ledas mellan anod och katod vid galvanisk korrosion är väldigt små. Därför räcker det med en liten kontakt mellan metallerna för att det skall korrodera. Lösningen förutsätter också att man skruvar i något som inte är ledande som trä, betong eller
plast.
b) Undre vattenytan kan man skydda skrovet med offeranoder som komplement till rostskyddsmålning. Det är inte självklart att man vill ha anoder överallt, man kanske
fokuserar på känsliga delar av skrovet
c) Det framgår inte hur väl den elektriska isoleringen skall fungera. Beläggning med skikt av plast och emalj kan ge en bra elektrisk isolering. Annars ger anodisering av aluminium ett relativt tjockt skikt av Al 2 O3 som också är elektriskt ledande, liksom många färger.
a) Är det en bra eller dålig ide att måla på en förzinkad stålplåt i syfte att förbättra korrosionsmotståndet! Motivera!
b) Är det en bra eller dålig ide att måla över offeranoderna på ett båtskorv i syfte att öka deras
livslängd! Motivera!
c) Är det en bra eller dålig ide att måla stålplåten (båtskrovet) då man samtidigt använder sig av offeranoder.
a) Zinkskikt skyddar stål genom att vara mindre ädelt och dessutom korrodera långsammare. Det ger ett katodiskt skydd med ett anodiskt skikt. Genom att måla Zn-skiktet kan man öka dess livslängd så att Fe skyddas under längre tid, eller så det räcker med ett tunnare Zn-skikt. Zn skiktet blir ett extra skydd som bara behöver verka om det finns defekter eller skador på färgskiktet.
b) Offeranoder skyddar stålkonstruktionen genom att själva korrodera i stället för järnet (Fe). Detta skapar en katodreaktion på järnets yta. Samtidigt sänker offeranoderna hela konstruktionens elektriska potential till en nivå under järnets normala korrosionspotential. Detta gör att anodreaktionen, där järnet skulle korrodera, bromsas upp eller stoppas helt.
Om man däremot skulle måla över offeranoderna, skulle de inte längre kunna korrodera och därmed inte kunna skydda stålet. Utan anodens funktion sänks inte potentialen för järnet, vilket gör att det börjar korrodera av sig självt.
c) Om man kombinerar offeranoder med att måla skrovet kommer katodreaktionen inte att bli så snabb på skråvet, i princip sker den bara där det finns skador i färgskiktet. Därmed kommer även anodreaktionen Zn till Zn^(2+) + 2e- att bli långsam vilket ökar anodernas livslängd. (Skulle färgskiktet vara helt felfritt blir det fortfarande självkorrosion av anoderna).
Vad är utbytesströmtäthet?
Utbytesströmtäthet i_0 beskriver hur snabbt anod- och katodreaktionen för ett material kan ske. Så ju större utbytesströmtähet desto snabbare kan metallen korrodera.
Passivering, vad är det och hur fungerar det?
Passivering: En process där ett tunt, skyddande oxidskikt bildas på en metalls yta, vilket kraftigt minskar dess korrosionshastighet. Anodreaktionen bildar metalljoner som binder sig med syret och lägger sig utanpå metallen. Syre krävs för att uppräthålla passivskiktet
i_krit, kritisk strömtäthet beskriver hur lätt metallen är att passiveras
Hur det fungerar:
Metallen reagerar med syre eller andra oxidationsmedel i omgivningen.
Skiktet är tätt och självreparerande, vilket hindrar vidare angrepp av korrosiva ämnen.
Exempel: Aluminium och rostfritt stål passiveras naturligt i luft.
Pourbaixdiagram?
Pourbaixdiagram visar beräknade jämvikter för när en metall är imun, korroderar aktivt eller är passiverad som funktion av potential och pH.
