COROZIUNEA GALVANICA

Coroziunea galvanica

Principiul lucrarii. Coroziunea galvanica reprezinta distrugerea in medii corozive a sistemelor formate din doua metale diferite in contact direct sau care sunt interconectate printr-un conductor electronic. Aceasta forma de coroziune se intalneste frecvent la imbinari prin sudura, la contactul fier si zinc ( tabla zincata), la cupru si alama in schimbatoarele de caldura.

Dupa aspectul atacului coroziv, coroziunea galvanica reprezinta o forma de coroziune locala si este in acelasi timp o coroziune electrochimica, datorita mecanismului electrochimic al degradarii materialului metalic expus mediului coroziv.

Coroziunea locala influenteaza mult proprietatile mecanice ale pieselor, deci numai anumite sectiuni sunt slabite. Deoarece rezistenta unei constructii in ansamblu depinde de rezistenta sectiunii celei mai slabe, coroziunea locala este foarte periculoasa si aduce mari prejudicii economice.

In conditiile contactului intre doua metale, metalul cu potential de coroziune mai negativ se corodeaza mai intens si reprezinta anodul cuplului galvanic, iar cel cu potential de coroziune mai putin negativ devine catodul sistemului bimetalic. De exemplu in cablurile electrice Feral ( cablu din aliaj Fe-Al acoperite cu zinc): coroziunea zincului de pe otelul galvanizat are loc datorita functionarii pilei galvanice Fe-Zn si determina consumarea zincului de pe suprafata cablului, iar fierul neacoperit formeaza cu aluminiu o pila locala de coroziune galvanica Fe-Al, ce conduce in continuare la degradarea cablurilor electrice.

Efectele coroziunii galvanice sunt neglijabile atunci cand diferenta intre potentialele de coroziune ale celor doua metale sunt mai mici de 50mV.

Trecerea curentului de coroziune in cuplurile galvanice este determinata de:

- dizolvarea anodica:(-) MSYMBOL 174 \f "Symbol" Mz+ + ze- a metalului cu potential de coroziune mai negativ (ex Zn fata de Fe in cazul cuplului galvanic Fe-Zn si aluminiu in cazul cuplului galvanic Fe -Al );

- si de reducerea depolarizantului (pe catod - pe metalul cu potential de coroziune mai pozitiv), care poate fi: - ionii de hidrogen: (-) H+ + e-SYMBOL 174 \f "Symbol" H mai rar, sau mai des intalnita reducerea - oxigenul dizolvat in apa (+) O2 + 2H2O + 4 e-SYMBOL 174 \f "Symbol" 4HO-

Raportul dintre suprafata anodica si catodica este esential pentru determinarea vitezei de coroziune. Se prefera o valoare cit mai mare a acestui raport, recomandindu-se ca piesele cu suprafata mica (suruburi, bolturi, suduri) sa fie executate din materiale mai nobile. In acest caz piesele mici vor fi protejate catodic. Importanta suprafetei este deosebit de mare in special pentru coroziunea sub control catodic cand reactia lenta a procesului global (suma reactiilor anodice si catodice) de coroziune este M+z/4O2 +z/2 H2O SYMBOL 174 \f "Symbol" M(OH)z . Daca aria catodica este mare, cantitatea de oxigen ce se reduce este mare, densitatea de curent va fi apreciabila si deci coroziunea va fi intensa. Se va realiza pila galvanica al carui lant electrochimic este: (-) Zn/NaCl (3%)/Cu (+)Scopul lucrarii este determinarea influentei suprafetei catodice (a cuprului) asupra coroziunii galvanice a zincului in mediu neutru de apa de mare.

Aparatura si substante: pahar Berzelius cu apa sarata (NaCl 3%), electrozi de cupru si zinc, miliampermetru.

Mod de lucru. Pila ce se realizeaza este reprezentata schematic in figura de mai jos. Se curata electrodul de zinc si cel de cupru cu hartie de smirghel. Se fixeaza electrodul de zinc paralel cu cel de cupru si se introduc in paharul cu mediul coroziv, NaCl 3%, ce reprezinta un mediu marin simulat. Cu ajutorul surubului de prindere se fixeaza placuta de cupru pentru suprafata maxima in solutie. Se fac legaturile la miliampermetru. Se noteaza variatia curentului din minut in minut timp de 10 minute. In primele minute se constata o intensitate mai mare datorita cantitatii mari de oxigen aflata la suprafata electrodului.Treptat, intensitatea curentului scade tinzand spre o valoare constanta determinata de echilibrul dintre oxigenul necesar procesului de reducere si oxigenul care difuzeaza spre electrod. Mentinand anodul de zinc in aceeasi pozitie se fac pe rand aceleasi masuratori de curent in timp pentru inca doua suprafete diferite ale aceleasi placute de cupru. In tot timpul masuratorilor distanta dintre electorzi trebuie sa fie constanta.

3

2

1

Cele trei suprafete ale placutei de cupru folosite in determinarile experimentale se masoara cu rigla.

Rezultate. Datele experimentale se vor trece intr-un tabel de forma:

Curent /timp

mA/minuteSuprafata electrodului de cupru, catod (+) (cm2)Intensitatea curentului (mA)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Suprafata 1.

Suprafata 2.

Suprafata 3.

- Se va reprezenta grafic dependenta curent- timp corespunzatoare celor 3 suprafete ale electrodului de cupru.

- Se va reprezenta grafic dependenta valorii curentului dupa 10 minute functie de suprafata catodului.

Tema de casa: 1. Sa se scrie reactiile de ionizare al metalelor (anodice) si cele de reducere (catodice) precum si procesul global al coroziunii urmatoarelor cupluri galvanice in apa de mare : Fe-Zn si Al-Zn ce functioneaza in cablurile Feral.

2. Se considera urmatoarele pile de coroziune: Mg-Al; Zn-Sn; Cu-Al. Cunoscandu-se potentialele standard ce electrod se va coroda in cazul in care mediul coroziv este acid, neutru sau alcalin. Scrieti ecuatiile reactiilor din procesul de coroziune.3. In timpul reconstructiei statuii Libertatii din New York intre scheletul de fier si placile de cupru ce o acopera s-a pus teflon. a) Explicati ce tip de coroziune locala ar fi avut loc in absenta teflonului; b) scrieti pila locala de coroziune si stabiliti polaritatea ei; c) scrieti reactiile ce au loc la anod si la catod.4.Sa se scrie reactiile care au locla electrozii urmatoarelor pile galvanice, precum si reactiile globale de oxido-reducere generatoare de curent: H2/HCl/Cl2 ; Hg/HgO, NaoH/O2; 5. In cazul Fe in contact cu Cu se poate afirma ca: a) are loc reactia de ozidare a Fe, b) este o coroziune galvanica; c) are loc reactia de reducere a depolarizantului; d) are loc reactia de reducere a ionilor de Cu. Pt afirmatiile adevarate scrieti reactiile electrochimice.

NaCl 3%

A

Fig 1. Montaj pentru cooziunea galvanica

vas cu mediu coroziv (NaCl 3%)

Anod (Zn)

Catod (Cu)

A. - miliampermetru

_1221228758.unknown