Korozija 2

Elektrokemijska korozija

Javlja se na metalima i legurama u dodiru s elektrolitima kao što su voda i vodene otopine kiselina, lužina i soli, pri čemu se odvijaju reakcije oksidacije i redukcije.

Anodni proces (oksidacija ili ionizacija metala) je proces pri kojem element otpušta elektrone i postaje pozitivno nabijeni ion - kation. Kod anodnog procesa jednostavno se stvaraju metalni kationi, katodnih procesa ima više.

Katodni proces (redukcija) je proces pri kojem element prima otpuštene elektrone iz anodne reakcije i postajte negativno nabijen ion - anion ili neutralan element (vodikova ili kisikova depolarizacija).

Vodikova depolizacija je osnovni katodni proces pri koroziji metala u kiselim otopinama. U slabo kiseloj, neutralnoj ili slabo lužnatoj sredini ne može doći do vodikove depolarizacije jer je koncentracija vodikovih iona preniska.

Kisikova depolarizacija najčešće dolazi zato što elektroliti sadrže u većoj ili manjoj mjeri otopljen kisik. Kisikova depolarizacija nastaje u neutralnim, slabo kiselim i slabo alkalnim otporima, gdje ne može doći do vodikove depolarizacije, jer agresivna tekućina nije dovoljno kisela.

Elektrokemijska korozija nastaje na dva načina:

1. stvaranjem galvanskog članka između dva metala i elektrolita,

2. stvaranjem mikro-elemenata kada je jedan metal uronjen u elektrolit zbog lokalne razlika potencijala na površini istog metala. Odnosno isti metal može biti i anoda i katoda. Do otapanja metala na anodnim mjestima, i izlučivanja sastojaka vode na katodnim (molekula vodika ili kisika), dolazi zbog toga što tehnički metali nisu potpuno čisti, već predstavljaju legure pa je njihova površina elektrokemijski nehomogena.

1. Stvaranje galvanskog članka

Ako se u elektrolit urone dva komada metala različitog potencijala (elektrode) i izvana povežu nekim vodičem, dobiva se sustav koji je izvor električne energije - galvanski članak.

Razlika potencijala elektroda stvorit će napon koji će proizvesti struju elektrona. Aktivniji metal koji lakše daje elektrone biti će anoda (pozitivna elektroda). On će davati elektrone (oksidirati se) i njegovi će pozitivi ioni izlaziti u otopinu, tj. anoda je ona koja korodira (troši se).

Pod pojmom potencijal misli se na svojstvo metala da otpušta elektrone, a taj potencijal se razlikuje od metala do metala. Koji će metal biti anoda, a koji katoda ovisi upravo o njihovom standardnom elektrodnom potencijalu.

Standardni elektrodni potencijal nekog metala je potencijal (u voltima) reakcije oksidacije metala (nastajanja iona metala). Standardni elektrodni potencijal vodika je proizvoljno uzet kao nula i s njim se uspoređuju ostali potencijali.

Kada poredamo metale po njihovim standardnim elektrodnim potencijalima dobijemo naponski niz elementa koji ukazuju na relativne tendencije elemenata da korodiraju. Aktivni metali kao natrij i kalij nalaze se na jednom kraju niza, a plemeniti metali kao zlato i platina na drugom kraju.

Za galvansku koroziju potrebna su dva metala s različitim korozijskim potencijalom, elektrolit, i međusobna električna veza bilo da su direktno spojeni ili preko nekog vodiča. Galvanska korozija se pojavljuje najčešće na djelovima broda kao što je vijak i osovina, kormilo i njegova osovina, ispušni lonci motora, različiti priključci na oplati ili u plovilu. Ako su dijelovi

jedrilica izrađeni od karbonskih vlakana (jarboli, bum,…) i opremljeni okovima od aluminija i inoksa, može također nastati galvanska ćelija.

Do galvanske korozije može doći čak i ako su dva metala na različitim brodovima.

Jačina struje u galvanskoj ćeliji, a to znači i brzina kojom će doći do razaranja anode ovisi o:

razlici napona različitih metala, odnosno njihovo mjesto na tablici galvanskih potencijala: što je veći napon među njima to je i korozija jača,

odnosu između veličine odnosno površine anode i površine katode značajno utječe na brzinu i intenzitet korozije. Tako velika površina brončanog kormila (katoda) spojenog s malom površinom čeličnog ležaja kormila (anoda) rezultirat će brzim uništenjem ležaja, dok će u obrnutoj situaciji kada imamo veliku površinu čeličnog kormila (anoda) i malu površinu brončanog usisa mora (katoda) proces korozije biti vrlo spor i skoro nezamjetan.

2. Stvaranje mikroelementa

kada je jedan metal uronjen u elektrolit zbog lokalne razlike potencijala na površini istog metala može doći do korozije - isti metal je i anoda i katoda. Uzrok korozije je

neravnomjerna aeracija (različite koncentracije otopljenog kisika). Brzina korozije je veća u području manje koncentracije kisika zbog odsustva sloja produkata korozije koji imaju učinak korozijski zaštitnog sloja. .

Primjer.mikroelementa: Čelični lim ispod kapljice vode – pitting korozijakorozije

Primjer mikroelementa: korozija u procjepu

Lokalne struje koje uzrokuju koroziju mogu samo tada teći ako postoji razlika ravnotežnih potencijala između plemenitije lokalne katode i neplemenitije lokalne anode (tzv. elektromotorna sila korozivnog elementa koja predstavlja pokretačku sila elektrokemijske korozije) .

Razlika potencijala (korozija) može nastati zbog:• nejednakomjerne pristupačnosti kisika koji

je otopljen u elektrolitu,• utjecaja elektrolita s nejednoličnim

sastavom, brzine protjecanja i temperature...

Pitanja za ponavljanje

1. Definirajte elektrokemijsku koroziju. Što je oksidacija, a što redukcija? Što je katodna, a što anodna reakcija? Kada nastaje vodikova, a kada kisikova depolarizacija?

2. Kako dolazi do stvaranja mikro-elemenata? 3. Kako nastaje galvanski članak? Kako možemo odrediti koji

će od dva metala biti anoda, a koji katoda? Što je elektrodni potencijal metala? Što je naponski niz elemenata ili elektrokemijski niz elemenata?

4. Koja je razlika između opće i lokalne korozije? 5. Objasnite zašto dolazi do pitting korozije! Kako se provodi

ocjena stanja površine?6. Opišite kako do nje dolazi do korozije u procijepu?7. Što znate o selektivnoj koroziji? Što je to decinkacija

mjedi?8. Što znate o interkristalnoj koroziji? Zbog čega dolazi do

pucanja materijala duž granica kristala?9. Kako se izborom veličine anode i katode može utjecati na

elektrokemijsku koroziju?