Transcript AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej Chemia Ogólna Wykład 7 AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej KOROZJA Korozja – osłabienie podstawowych własności materiału w wyniku reakcji z otoczeniem. Korozja metalu Korozja cegieł AGH-WIMiR, wykład z.

AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Chemia Ogólna
Wykład 7
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
KOROZJA
Korozja
–
osłabienie
podstawowych
własności
materiału w wyniku reakcji z otoczeniem.
Korozja metalu
Korozja cegieł
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Rodzaje korozji
• korozja ogólna,
• korozja
lokalna:
wżerowa,
międzykrystaliczna,
• korozja naprężeniowa,
• procesy korozyjno–erozyjne,
• kawitacja,
• korozja atmosferyczna,
• korozja w betonie,
• korozja w glebie,
• korozja biologiczna,
• korozja wysokotemperaturowa.
szczelinowa,
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Środowiska korozyjne
• kwaśne,
• alkaliczne,
• woda morska,
• solanka,
• środowiska organiczne,
• stopione sole.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Korozja elektrochemiczna
Korozja
elektrochemiczna
najczęściej
podczas
zetknięcia
potencjałach
ogniwo
występujący
typ
dwóch
(glawaniczna)
korozji.
metali
elektrochemicznych.
galwaniczne,
gdzie
metal
o
Zachodzi
różnych
Tworzą
o
–
one
niższym
potencjale stanowi anodę, zaś metal o wyższym
potencjale – katodę.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Żelazo w wodzie jako ogniwo galwaniczne
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Mechanizm korozji elektrochemicznej
Zniszczenie
metalu
następuje
w
anodowej:
n
Me  Me
 ne
sprzężonej z procesem katodowym:
Ox  ne  Re d
wyniku
reakcji
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Typowe reakcje katodowe (redukcji):
1
H  e  H2
2
O2  2H2O  4e  4OH
3
Fe
2
 e  Fe
Cu2  e  Cu
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Ogniwa galwaniczne
Rodzaj procesu korozyjnego związany jest z:
•
występowaniem naprężeń,
•
obecnością wtrąceń,
•
różnicą stężeń.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Schemat ogniwa korozyjnego w rurociągu
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Schemat ogniwa korozyjnego:
a) stal węglowa pokryta miedzią,
b) stal węglowa pokryta cynkiem.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Polaryzacja elektrochemiczna
M  Mn+ + ne
nH+ + ne  n/2H2
Diagram polaryzacyjny dla reakcji: OO + ne  RR
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Pasywacja
Pasywacja – stan odporności korozyjnej aktywnego
metalu
w
wyniku
powierzchniowej
utworzenia
inhibitującej
odpornej
proces
warstwy
korozji
w
określonym środowisku i określonych warunkach pH.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Anodowe zachowanie metali
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Me2  H2O
rozpuszczanie
 H
MeOH  e
Me  H2O  Me(H2O)ad  MeOHad  H  e
 H2O
Me(OH)2  H  e
MeO  H2O
pasywacja
Możliwe ścieżki reakcji metalu w wodzie.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Mechanizm pasywacji
Źródłem tlenu, niezbędnego dla powstania warstwy pasywnej,
mogą być:
- w środowisku wodnym:
• cząsteczki wody,
• rozpuszczony tlen.
- w środowiskach bezwodnych:
• cząsteczki kwasów tlenowych (H2SO4, H3PO4, HNO3,
HCOOH),
• aniony zawierające tlen (CrO4-2, Cr2O7-2, MnO4-),
• cząsteczki rozpuszczalnika (CH3OH).
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
ik3  ip  Ucorr  U3
pO2
Wpływ stężenia utleniacza na zdolność do pasywacji
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Pasywacja stopów
Odporność korozyjna stopów zależy od obecności i ilości
składników
stopowych
posiadających
wysokie
powinowactwo do tlenu i zdolności tworzenia warstwy
pasywnej.
Najważniejszym
pierwiastkiem
odpowiedzialnym za pasywację jest chrom.
stopowym
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Mechanizm pasywacji stali wysokochromowej.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Wpływ zawartości chromu na pasywację stopu Fe-Cr-Ni w 1M H2SO4.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Wpływ zawartości chromu na pasywację stopów Fe-Si w 1M H2SO4.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Wpływ składników stopowych na kształt
krzywych polaryzacji stopów żelaza.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Korozja wżerowa
Korozja wżerowa – rodzaj korozji lokalnej w wyniku
której powstają „dziury” w materiale.
Jest bardziej niebezpieczna od korozji ogólnej, ponieważ
trudniej ją przewidzieć i jej przeciwdziałać. Występuje na
metalach i stopach ulegających pasywacji.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Mechanizm korozji wżerowej w chlorkach.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Korozja wżerowa stopu Fe - 18% Cr w CH3OH - 1MH2SO4
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Korozja międzykrystaliczna
Korozja międzykrystaliczna – korozja zachodzą wzdłuż
granic
ziaren
mechaniczne
metalu
stopu.
osłabiająca
Korozja
znacząco
właściwości
międzykrystaliczna
stali
chromowych jest związana ze zjawiskiem wydzielania się
węglików
chromu
na
granicach
ziaren
przygranicznych obszarów ziaren w chrom.
i
ze
zubożeniem
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Korozja międzykrystaliczna części samolotu wykonana ze stopu
aluminum 7075-T6
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Korozja naprężeniowa
Korozja
naprężeniowa
spowodowane
korozyjnym.
–
naprężeniami
pęknięcia
oraz
materiału
środowiskiem
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Korozja naprężeniowa wymiennika cieplnego ze stopu
Inconel z pęknięciami wzdłuż granic ziaren.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Ochrona przed korozją
• stopy odporne na korozję,
• kompozyty,
• powłoki ochronne,
• ochrona katodowa,
• ochrona anodowa,
• inhibitory.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Powłoki ochronne metaliczne
n
M
Przykłady:
0
 ne  M
Zn2+ + 2e  Zn0
Cu2+ + 2e  Cu0
Ni2+ + 2e  Ni0
Cr3+ + 3e  Cr0
Ag+ + e  Ag0
Au3+ + 3e  Au0
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Powłoki ochronne organiczne
Film forming substances
origin from
Natural
Low-molecular
Drying oils
Bitumens
Fossil resins
Synthetic
High-molecular
Celulose derivatives
Natural rubber
Casein
Condensation and addition oligomers
Alkyd resins
Polyesters
Epoxy resins
Phenolic resins
Amino resins
Polyamides
Polyurethans
Silicons
Addition polymers
Rubber
Polyolefin
Polyvinyl chloride
Polyvinyl acetates
Polyacryls
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Ochrona katodowa
Chroniony metal jest katodą – pokrywa się go metalem o
niższym potencjale (protektor), bądź podnosi się jego
potencjał poprzez zewnętrzne źródło zasilania.
AGH-WIMiR, wykład z chemii ogólnej
Inhibitory
a) inhibitory anodowe, np. fosforany, krzemiany);
b) inhibitory katodowe, np. Ca(HCO3)2, polifosforany,;
c)
inhibitory anodowo–katodowe, np. aminy.