Chemia ogólna - wykład 10 UL

(1)

Korozja i ochrona przed korozją

Dr Urszula Lelek-Borkowska

(2)

Korozja – definicja ogólna

Korozja (łac. corrosio – zżeranie) w sensie ogólnym

to niszczenie materiału pod wpływem środowiska.

(3)

3

Zazwyczaj rozważamy korozję jako osłabienie

podstawowych własności materiału metali w wyniku

reakcji z otoczeniem.

(4)

Jednostki szybkości korozji

4











 

doba

m

g

V

masy

ubytek

_kor 2



mm

/

rok



V

przekroju

ubytek

_p

Szybkość korozji Klasa odporności

< 0,01 mm/rok odporny 0,01< <0,1 mm/rok słabo odporny

(5)

Mechanizm korozji

zachodzi w elektrolitach, najczęściej w obecności wody

5

KOROZJA

ELEKTROCHEMICZNA CHEMICZNA

zachodzi w suchych agresywnych gazach i nieprzewodzących cieczach organicznych

(6)

Mechanizm korozji elektrochemicznej

Metal ulega zniszczeniu w wyniku reakcji anodowej:

6

ne

Me



n



Na katodzie zachodzi w tym czasie reakcja:

d

Re

ne

(7)

Typowe reakcje redukcji katodowej:

7 2

H

2

1 e

H











2 H

O

4 e

4 OH

O

₂ ₂  

_

_

2 3

Fe

e

Fe

 

_

_

Cu

e

Cu

2

(8)

Mechanizm pasywacji

H₂O źródło tlenu środowisko wodne cząsteczki wody rozpuszczony tlen środowisko bezwodne cząsteczki kwasów tlenowych aniony zawierające tlen cząsteczki rozpuszczalnika H₂SO₄, H₃PO₄ HNO₃, HCOOH O₂ CH₃OH CrO₄-2_{, Cr} 2O7-2 MnO₄

(9)

-Możliwe reakcje metalu w wodzie

9   _    H O Me(H O) MeOH H e Me ₂ ₂ _ad _ad   _ H e ) OH ( Me ₂ O H MeO ₂ O H₂    __e MeOH O H Me2  ₂  H rozpuszczanie pasywacja

(10)

Rodzaje środowisk korozyjnych

• kwaśne,

• alkaliczne,

• woda morska,

• solanka,

• środowiska organiczne (np. alkohole),

• stopione sole.

(11)

Pasywacja

stan odporności korozyjnej metalu w wyniku utworzenia odpornej warstwy produktów korozji (tlenkowej, solnej) powstrzymującej dalszy proces korozji w określonym środowisku i określonych warunkach pH.

(12)

Pasywacja - mechanizm

(13)

Korozja ze względu na czynnik decydujący o powstaniu różnicy potencjałów

• kontaktowa (galwaniczna, stykowa), • selektywna,

• naprężeniowa, • stężeniowa, • prądy błądzące.

(14)

Korozja kontaktowa (galwaniczna, stykowa)

(15)

Korozja galwaniczna cd.

(16)

(17)

Korozja selektywna

(18)

Korozja naprężeniowa

(19)

Korozja stężeniowa

(20)

(21)

Rodzaje zniszczeń korozyjnych

(22)

Korozja ogólna

(23)

Korozja międzykrystaliczna

(24)

Korozja wżerowa

(25)

Pękanie korozyjne

(26)

Korozja selektywna

(27)

Korozja szczelinowa

(28)

Korozja szczelinowa

(29)

Korozja kawitacyjna

(30)

(31)

31

Ochrona przed korozją

Projekt _materiałówDobór

Dodatki stopowe Mikrostruktura Eliminacja naprężeń Zmiana środowiska Modyfikacja środowiska korozyjnego Inhibitory Zmiana potencjału metalu Ochrona katodowa Ochrona

protektorowa elektrochemiczna Ochrona Ochrona anodowa Zastosowanie powłok Powłoki organiczne Powłoki nieorganiczne

(32)

Projekt

Przyjęcie takich rozwiązań na etapie projektowania, które będą zapobiegać zjawiskom korozyjnym.

(33)

Dobór materiałów

• stopy samopasywujące się: Al, Al-Mg, Zn, stopy

metali szlachetnych,

• dodatki

stopowe

poprawiające

odporność

korozyjną: Cr, Ni, Mo, Ti, W, V,

• obróbka

cieplna

stali:

stale

austenityczne,

martenzytyczne.

(34)

Dobór materiałów

czynniki wpływające na zwiększenie odporności korozyjnej stopów

(35)

Dobór materiałów - kompozyty

Materiały złożone z dwóch lub więcej komponentów (osnowy

i zbrojenia) o właściwościach lepszych od właściwości materiałów wyjściowych.

Osnowę metaliczną stanowią najczęściej: Al, Fe, Ti, Ni, Cu.

Zbrojenie stanowią włókna lub proszki ceramiczne, grafit, grafen, krzemionka.

(36)

Kompozyty cd.

(37)

Modyfikacja środowiska

- przedmuchiwanie elektrolitu gazem obojętnym, np. N₂ w celu usunięcia tlenu,

- eliminowanie agresywnych jonów (np. Cl-_),

- zmiana pH,

(38)

Inhibitory

substancje, które wprowadzone w niewielkich ilościach do korozyjnego środowiska powodują zmniejszenie szybkości korozji metalu stykającego się z tym środowiskiem.

38

INHIBITORY

(39)

Inhibitory katodowe

Inhibitory katodowe indukują wytrącanie na powierzchni

katody nierozpuszczalnego osadu izolującego materiał od środowiska. Przykładem są Ca(HCO₃)₂, ZnSO₄, BaCl₂.

(40)

Inhibitory anodowe

Inhibitory anodowe, z reguły będące anionami, reagują na styku materiał-środowisko tworząc warstwę tlenków (tzw. warstwę pasywacyjną, stąd inna nazwa tych inhibitorów – pasywacyjne) zapobiegającą migracji jonów metalu do otoczenia azotany i chromiany.

(41)

Inhibitory adsorpcyjne wykorzystuje się związki organiczne takie

jak aminy czy związki zawierające grupy hydroksylowe. Przykładami tego typu inhibitorów są pochodne glicyny oraz sulfoniany alifatyczne.

(42)

(43)

Zmiana potencjału metalu

ochrona anodowa

(44)

Ochrona anodowa - anodowanie

(45)

Zmiana potencjału metalu –

ochrona katodowa elektrochemiczna

(46)

Ochrona katodowa

(47)

Powłoki ochronne

Powłoki metaliczne:

- z metali szlachetniejszych, - z metali pasywujących się.

(48)

Powłoki ochronne

Powłoki nieorganiczne: - ceramiczne, - oksydowane, - fosforanowe. 48

(49)

Powłoki ochronne

Powłoki organiczne: - polimery, żywice,

- naturalne(kauczuk, guma)

(50)

Powłoki ochronne

(51)

www.agh.edu.pl