korrosjon (original) (raw)
Ei av de mest kjende formene for korrosjon er rust. Rust er eit raudbrunt belegg som blir danna på overflata av jern når jernet reagerer med oksygen.
Offeranode blir blant annet brukt på båter for å forhindre at stål ruster (korroderer).
Korrosjon er oppløsing av metalliske materialer (metaller og legeringer), og skyldes spontane elektrokjemiske reaksjoner. Rust er et folkelig navn på produktet av korrosjon av jern.
Faktaboks
Veldig få metaller finnes i ren form i naturen. Korrosjon skjer ofte fordi det er gunstig energimessig at metall løses opp og danner mer stabile forbindelser i form av for eksempel oksid eller hydroksid. Det er altså en tendens til at fabrikkerte materialer går tilbake til sin opprinnelige tilstand slik de finnes i naturen. Korrosjon er fortrinnsvis knyttet til metalliske materialer; rene metaller og legeringer. Andre materialer, som keramer, kan også løses opp uten at det foregår elektrokjemiske reaksjoner.
Mekaniske faktorer som løser opp materialer, blir ikke regnet som korrosjon, men mekanisk påvirkning kan gi opphav til spesielle korrosjonsformer, som feks spenningskorrosjon.
Korrosjon har store økonomiske konsekvenser i moderne samfunn. Det er derfor viktig å benytte gode metoder for korrosjonsbeskyttelse og korrosjonsovervåking sammen med fornuftige valg av materialer.
Typer korrosjon
Allmenn korrosjon
Allmenn korrosjon skjer når metall er i kontakt med vann. Slik korrosjon kalles også våt korrosjon eller elektrolytisk korrosjon.
Ved korrosjon av jern i kontakt med vann kan denne oksidasjonsreaksjonen skje:
Fe ⟶ Fe2+ + 2e−
Samtidig skjer det en reduksjonsreaksjon som i de fleste tilfeller vil være utvikling av hydrogengass eller reduksjon av oppløst oksygen som kommer fra luft:
2H++ 2e−⟶ H2 (g)
1/2 O2 (g) + 2H+ + 2e−⟶ H2O
Begge reaksjonene foregår på samme overflate og ved samme potensial.
Eventuelt kan toverdig jern oksideres videre etter følgende reaksjon:
Fe2+ + 3/2 H2O⟶ 1/2 Fe2O3 +3H+ + e−
Allmenn korrosjon gir ofte tilnærmet jevn oppløsing over hele overflata som er i kontakt med vann. Rust kan i praksis være en blanding av fast jernoksid (Fe2O3) og løselig jernhydroksid (Fe(OH)3). Hvilke korrosjonsprodukt som dannes, er i stor grad avhengig av pH-verdien i vannet. I noen tilfeller kan dannelse av oksid gi beskyttelse mot videre korrosjon på grunn av passivering av overflata. Dette gjelder i høy grad aluminium, som danner et tynt sjikt av aluminiumoksid (Al2O3) ved kontakt med luft.
Lokal korrosjon
Lokal korrosjon er vanlig for metaller som danner oksidsjikt. Dersom små deler av det beskyttende oksidsjiktet løses opp eller blir borte, kan korrosjon starte i disse punktene. Dette er en viktig korrosjonstype spesielt for aluminiumlegeringer. Slik korrosjon kalles også punktkorrosjon eller pittingkorrosjon.
Spaltkorrosjon er en form for lokal korrosjon som oppstår i spalter der oksygen ikke slipper til. Dette vil forhindre dannelse av et beskyttende oksidsjikt.
Galvanisk korrosjon
Galvanisk korrosjon skjer dersom to ulike metaller er i kontakt og er omgitt av elektrolytt. Det mest uedle metallet vil virke som en anode og oppløses elektrokjemisk, mens det skjer en reduksjonsreaksjon på overflata av det edlere metallet.
Muligheten for galvanisk korrosjon kan vurderes ved å se på plasseringen av ulike elektrodereaksjoner i spenningsrekken. Prinsippet for galvanisk korrosjon kan utnyttes ved korrosjonsbeskyttelse.
Størrelsen av de to elektrodene kan gi store utslag for korrosjonshastigheten. Et lite anodeareal i forhold til katodearealet kan gi store skader på grunn av hurtig oppløsning av anoden.
Spenningskorrosjon
Spenningskorrosjon oppstår som følge av mekanisk belastning. Dette kan gi sprekkdannelser og føre til store ødeleggelser av metalliske materialer.
Lignende korrosjonsformer der det foregår mekanisk påvirkning og elektrokjemiske reaksjoner, er erosjonskorrosjon og utmattingskorrosjon.
Atmosfærisk korrosjon
Oksygen i luft kan reagere direkte med metall og føre til korrosjon. For jern eller stål kan følgende reaksjoner skje:
Fe + 3/4 O2⟶ 1/2 Fe2O3
Fe + 2/3 O2⟶1/3 Fe3O4
Korrosjonen skjer vanligvis tregere i luft sammenlignet med allmenn (våt) korrosjon.
Et kjent eksempel på denne korrosjonsformen er korrosjon av kobber i luft som danner kobberkarbonat og kobberoksid med en karakteristisk grønnfarge som kan sees på kirketak og statuer.
Høytemperaturkorrosjon
Mange viktige prosesser foregår ved høy temperatur der det er behov for å bruke metalliske materialer. Dette inkluderer bilindustri, flyindustri og romfart. For å unngå korrosjon ved høye temperaturer over 1000 oC, kreves det bruk av andre metaller og legeringer enn ved lav temperatur. Det kan være stål som inneholder mye nikkel og ildfaste metaller som molybden, wolfram, tantal, niob og titan. I prinsippet foregår korrosjon slik som ved romtemperatur, men reaksjonshastighetene øker med økende temperatur og dannelse av ulike gasser kan også bidra til økt korrosjon. Tilstedeværelse av gasser kan imidlertid før til utfelling av oksid på metalloverflata som kan beskytte mot videre korrosjon.
Beskyttelse mot korrosjon
På grunn av de store kostnadene og i noen tilfeller store ulykker som korrosjon forårsaker, er det viktig å benytte gode metoder for å begrense korrosjonen. I noen tilfeller er det viktig å unngå fuktighet.
Belegging av metallet med et annet metall, eventuelt maling, lakk eller annen overflatebehandling, er vanlige metoder for å redusere korrosjon.
Katodisk beskyttelse kan skje ved bruk av offeranode eller ved å påtrykke strøm med en hjelpeelektrode. Dette kan eliminere korrosjon, men krever overvåking.
Anodisk beskyttelse går ut på å påtrykke eit potensial for å danne et bekyttende oksidsjikt på metalloverflata.
Tilsetting av inhibitorer til vannløsninga kan også brukes til korrosjonsbeskyttelse.
I tillegg vil det være aktuelt å optimalisere design av konstruksjoner og velge riktige materialer. Korrosjonsovervåking kan også bidra til å begrense følgene av korrosjon, spesielt i forbindelse med offshoreaktivitet.