Coroziune Curs 5

Factori care influen țează coroziunea electrochimică

Un metal se corodează într-un mediu dat dacă ɛ său reversibil este mai negativ (mai mic) decât ɛ reversibil al unor specii oxidante prezente în sistem. Astfel s-a observat că:

În apa neutră cu sau fără conținut de săruri neutre, toate metalele c căror ɛ reversibil este mai mic decât – 0,414V/ENH se corodează cu degajare de U2. În această categorie intră metalele alcaline, alc-păm, Al, Cr, Fe, Zn.În același tip de soluție apoasă se corodează cu reducerea U2 metalele care au ɛ reversibil este mai mic +0,816V/Eax.

Interfața structurii metalului și a stării suprafeței piesei metalice. S-a observat că:

1. Metalele pure se disting prin coroziune mai greu decât metalele cu impurități

2. Dintre aliajele cele mai stabile sunt acelea care au o structură de sol. solidă.

3. În cea ce privește starea suprafeței a metalului, s-a observat că cel mai bine rezistă la coroziune piesele metalice cu suprafețe bine șlefuite, și care nu prezintă muchii și denivelări.

Compoziția soluției (pH-ul sol)

Creșterea pH-ului soluției de electroliză care se află în contact cu piesa metalică care duce la deplasarea curbelor polarizare catodică, ducând la reducerea vitezei de coroziune a metalului.

Desen

Xxx oxigenului în soluția de electrolit

O2 este prezent în soluții aerate și are un rol important în procesul de coroziune. Astfel O2 poate juca rol de agent oxidant, reducându-se, făcând astfel posibilă coroziunea metalului și accelerând acest proces.

În zonele în care concentrația de O2 este mai redusă, viteza procesului de coroziune este mai mare spre deosebire de zonele în care concentrația de oxigen este mai mare, unde viteza de coroziune este mai scăzută. Prezența oxigenului în soluții de electrolit poate juca un rol și de factor de frânare a procesului anodic de dizolvare a metalului, ca urmare a creșterii capacității protectoare a peliculei de oxid ce se poate forma pe suprafețele piesei metalice la concentrații mai mari de oxigen.

Acceleratorii de coroziune – reprezintă specii chimice care prezente în soluție de electrolit pot duce la intensificarea procesului de coroziune. Rolul de accelerator de coroziune pot juca: H+, O2, Cl- , Br-, I- sau agenții de complexare.

Ionii de halogenare sunt acceleratori de coroziune, pentru că prezența lor în soluții împiedică xxx metalului pot duce la distrugerea peliculelor protectoare formate la suprafața piesei metalice.

Inhibitori de coroziune – sunt specii chimice care prezente în mediul corosiv pot duce la o reducere importantă a vitezelor de coroziune.

Drept inhibitori de coroziune sunt substanțele care conțin în molecula de azot: amine, chiouree, piridine, tioline, dar și compuși precum fosfați sau cromați.

Temperatura soluției (a mediului)

k=ko exp (-E/RT)

În general, creșterea temperaturii poate influența viteza procesului precum gradul de solubilitate a oxigenului în soluția de electrolit.

viteza de curgere a soluției de electrolit pe suprafața piesei metalice.

În medii neutre, viteza procesului de coroziune este limitată de reducerea oxigenului.

Desen

Odată cu creșterea vitezei de curgere a soluției de electrolit pe suprafața piesei metalice se poate înregistra o creștere a vitezei de desfășurare a procesului de coroziune.

De la o anumită viteză de curgere, se poate înregistra o stabilizare sau chiar o reducere a vitezei de desfășurare a procesului de coroziune ca urmare a posibilității formării unor pelicule protectoare pe suprafața piesei metalice ca urmare a concentrației mai mare a în oxigen a soluției de electroliză. La creșterea în continuare a vitezei de curgere, se poate ca la un moment dat, pelicula protectoare să fie distrusă, fisurată fie ca urmare a impactului ….. a unor suspensii prezente în electrolit sau ca urmare a impactului dintre pelicula protectoare și bule de aer antrenate la curgere….

Tipuri de coroziune electrochimică

În coroziunea electrochimică, metalul mai nobil joacă rol de catod, polarizându-se pozitiv, iar metalul mai puțin nobil (ɛr<) joacă rol de anod distrugându-se.

Δpdv al dimensiunii pilei galvanice formate se pot distinge:

coroziunea prin macro-pile coroziunea prin micropile coroziunea prin sub-micropile

Coroziunea prin macro-pile apare atunci când suprafața unui metal poate prezenta zone cu aerare diferențiată.

La formarea de pile galvanice rezultate din asocierea a 2 metale diferite.

Micropilele se formează în interiorul piesei metalica. Ele apar la inițierea la coroziune inter-granulare, coroziuni selective, coroziuni sub tensiune, coroziuni in puncte (pitting), coroziuni grafitice, coroziuni în strat.

În aceste situații atacul corosiv este localizat.

Sub-micropilele apar atunci când atacul corosiv este generalizat.Coroziunea prin macro-pile poate apare la contactul a două metale diferite, în

practică pot apare astfel de situații, exemplu:1. în cazul schimbătoarelor de căldură, când există contact Cu – alamă (Zn).2. poate apărea o astfel de coroziune și între oțel-carbon și oțel inoxidabil (Fe +

CrNi)

În alegerea metalelor din care se realizează diferite utilaje, se ține seama atât de fluidul vehiculat prin utilaj, pentru alegerea materialului de bază, iar pentru alegerea materialului pentru piese mici (șuruburi, prizoane) trebuie ales un metal „mai nobil” (ținem seama de variația vitezei de coroziune cu suprafața piesei metalice)

Pile de concentrație cu O2

Atunci când o piesă metalică vine în contact cu o soluție de electrolit în care accesibilitatea oxigenului de-a lungul piesei metalice poate să varieze se va forma o pilă galvanică de conc.

Porțiunea de metal care vine in contact cu soluția in care oxigenul se găsește în concentrație mai mare, capătă rol de catod al piesei și se va proteja. Porțiunea care vine în contact cu soluția de electrolit mai săracă în oxigen capătă rol de anod al pilei de conc. și se va distruge ca urmare a funcționării acesteia.

Acestea pot duce la apariția așa numitei coroziuni în picături

desen

Acest tip de coroziune se întâlnește în practică în special in H2O neutră. Procesul catodic de degenerare a ionilor HO- acționează pasivant asupra Fe ca urmare a formării Fe(OH)2. În centrul picăturii unde concentrația de oxigen este mai redusă se creează zona ANODICĂ unde Fe se corodează. Produsul inițial de coroziune este Fe(OH)2 care se dispune circular în prezența oxigenului atmosferic, Fe(OH)2 se oxidează cu formarea ruginii (FeO+H2O).

Accesul neuniform al oxigenului în soluția de electrolit poate conduce la apariția coroziunii în crevasă.

Coroziunea în crevasă reprezintă atacul corosiv într-o fisură existentă între două piese metalice aflate în contact sau între o piesă metalică și una nemetalică.

Coroziunea la linia de plutire – este bazată pe același mecanism al procesului și apare la limita de separare aer-apă pe o piesă metalică parțial scufundată în lichid.

desen

Coroziune filiformă – este coroziunea la care produsul de coroziune apare sub formă neregulată de grosimea uni fir de păr. Acest tip de coroziune este cauzat tot de aerarea diferențiată, apărută pe piese de oțel acoperite cu diferite straturi protectoare.Acest tip de coroziune se datorează infiltrării prin capilaritate a unor soluții concentrate de electrolit sub stratul protector. La limita stratului protector unde oxigenul are acces liber se formează catodul pilei.

Pile de conc cu ioni metalic

Aceste pile sunt caracteristice pentru Cu și aliajele sale aflate în contact cu un fluid în mișcare turbulentă. Părțile de suprafață expuse fluidului caracterizat de o mișcare de o mișcare puternica se polarizează negativ, devenind anodul pilei și distrugându-se fată de zonele învecinate care devin catod și se pasivizează.

Pile formate defecte ale filmului de oxid pasivant

Prin suprafața unui metal care prezintă neomogenități se pot forma pile activ-pasive, atunci când această suprafață este acoperită de un strat de oxid discontinuu. Acest tip de pile conduc la apariția:

1. coroziunii prin puncte2. coroziunii inter-cristaline3. fracturare prin coroziune subtensiune

Pittingul este un gen de coroziune localizată care se observă de obicei pe suprafețe oxidate. Acest tip de coroziune este condiționat de prezența unor anioni activatori, precum: Cl-, S2- și agenți de oxidare care stimulează reacția catodică.

Funcționarea atacului prin pitting se realizează atunci când se atinge o limită de potențial numită potențial de pitting (sau ɛ de străpungere), ɛ situat în domeniul de pasivare a metalului.

La început are loc o absorbție a ionului activant (Cl-, S2-) care duce la fragilizarea și dizolvarea stratului de oxid pasivant. Mai departe procesul continua auto-catalitic. Acest tip de coroziune se întâlnește la oțelurile inoxidabile aflate în contact cu soluția care conține ionul Cl- și de asemenea se întâlnește la oțelurile-carbon care conțin incluziuni de sulfură.

Coroziuni în crevasă.

La acestea pe suprafața curată se formează zona catodică. Coroziunea în crevasă a oțelului inoxidabil este condiționată de:

1. prezența unui agent oxidant2. prezența unui ion activator al coroziunii.

Coroziunea inter-cristalină

Aceasta se întâlnește mai frecvent la oțeluri xxxx (acelea cu conținut redus de C). Aceste oțeluri se corodează ușor în diverse medii dacă în procesul tehnologic de obținere sau prelucrare a lor au fost încălzite la temperatura de 400 – 800 grade Celsius sau dacă au fost răcite xxxx în același domeniu de temperatură. Localizarea atacului corosiv se face la limita de separație a granulelor metalice, granule care în final ajung să se pulverizeze.

Acest tip de coroziune apare în mod deosebit la oțelurile xxx lângă sudură.

Coroziunea grafitică

Este coroziunea prin micro-pile care la fonta cenușie aflată în contact cu apa sau solul umed.Ca urmare a acestui tip de coroziune, Fe se transformă în rugina, iar alături de solzi de grafit duce la formarea unei mase spongioase fără rezistență mecanică.

Coroziunea în strat (exfoliere)

Apare în deosebi, acolo unde există deosebiri de compoziție în materialul de bază. Formarea substratului protector al unor produși de coroziune xxx care de la fisurarea peli……

Pasivarea metalelor

Reprezintă modificarea calitativă a interfeței metal-soluție de electrolit soldată cu reducerea vitezei de coroziune până la valori foarte mici. Această modificare a suprafeței piesei metalice poate apare ca urmare a:

1. Formării unui strat de oxid2. formării unui strat de sare greu solubilă3. Formarea unui strat de oxigen xxxx aderent, lipsit de discontinuități pe suprafața

metalului.

În fiecare dintre aceste situații se formează o barieră cinetică fără conductanță ionică care se opune oxidării metalului.