Korrosion
Alla material, även sådana som vi anser vara beständiga, utsätts för kemiska angrepp av omgivande ämnen, vanligen gaser eller vätskor. Vi vet att järn rostar, koppar ärgar och lättmetaler vitrostar. Dessa icke önskvärda angrepp på fasta ämnen kallas korrosion. Ordet korrosion kommer från latinets corrodere som betyder fräta, gnaga sönder. Korrosion orsakar samhället mycket stora kostnader.
Man brukar dela in korrosionsfenomenet i två grupper:
Kemiska angrepp av gaser och saltsmältor och elektrokemisk korrosion
Kemiska angrepp av gaser
Många metaller kan korrodera i luft under inverkan av syre, fuktighet samt fasta och gasformiga föroreningar. Då bildas metalloxid. Korrosionen kan snart upphöra om oxider är:
- sammanhängande
- inte innehåller porer
- har god vidhäftning
- är beständig mot luft och fuktighet
Några metaller t.ex. aluminium, krom, nickel och kobolt täcks med sådana skyddande oxidskikt. De är tunna – tunnare än 0,001 mm.
Om oxiden däremot är porös eller har dålig vidhäftningsförmåga, fortsätter förstöringen av metallen. Järn och magnesium är exempel på metaller som inte är beständiga i luft.
Fuktighetens betydelse
Järn rostar snabbt när det ligger ute i det fria. Det rostar också när det ligger i ouppvärmda lokaler. Förvaras järn däremot i varma lokaler rostar det knappast alls. Genom försök kan man visa att järnets rostning hänger samman med luftens relativa fuktighet. Är den lägre än 60% (50% om luften är saltmättad som här i närheten av havet) sker ingen rostning!! I Sverige varierar luftfuktigheten tyvärr mellan 60% och 85%, en utmärkt miljö för järn att rosta i.
Om syrehalten i vatten minskar, minskar också korrosionen. Detta är anledningen till att rörsystemet i en centralvärmeanläggning endast långsamt angripes av rost.
Elektrokemisk korrosion
Då två metaller står i ledande förbindelse med varandra och samtidigt utsätts för fukt, bildas en korrosionscell. Om t.ex järn och koppar står i förbindelse med varandra genom en elektrolyt t.ex saltvatten blir järn negativ pol och koppar positiv pol, eftersom järn är oädlare än koppar.
Vid den negativa polen sker alltid oxidation, vid den positiva en reduktion
Negativ pol: Fe –> Fe2+ + 2e-
Vid den positiva polen kan man tänka sig ett par olika reaktioner. Det viktiga är att den negativa polen, som också kallas upplösningspolen, löses upp !!
Ett klassiskt exempel på denna korrosioncell är kopparplåt, ,fastspikad med järnspik på båtskrov, med havsvattnet som elektrolyt. Järnspikarna kommer att lösas upp!Vad händer då om vi spikar fast aluminiumplåt med järnspik? Jo, man får frätning i aluminiumplåten. Använder man galvaniserad (förzinkad) spik, blir anfrätningen mindre. Om aluminium kombineras med koppar går korrosionen snabbare än med järn. En aluminiumskorsten på ett koppartak fräts snabbt sönder.
Järnets rostning
Rent järn har ingen praktisk användning. Det är först när järnets legerats med kol och med andra ämnen , som man får en användbar produkt. I stål ingår alltid andra ämnen än järn. I små mikroområden finns därför ämnen med olika galvaniska egenskaper. Man kan hitta positiva och negativa poler. Grafitkorn bildar t.ex positiva poler. Om stålet är i kontakt med vatten uppstår galvaniska celler på stålytan.
Negativ pol: Fe –> Fe2+ + 2e-
Positiv pol: O2 + 2 H2O + 4e- –> 4 OH-
Genom fortsatta reaktioner bildas rost av järn(II)jonerna. Rost är en blandning av järnoxid och järnhydroxid. Anges ofta som FeO(OH).
Elektrokemiskt korrosionsskydd
Ett sätt att skydda större järnföremål mot korrosion är att koppla ihopa föremåle med en metall vars normalpotential är lägre än järnets. Vanligtvis används zink eller magnesium, som då blir negativ pol och oxideras. En metall som oxideras, löses upp, brukar kallas offeranod. Järnet oxideras då inte. Det skyddas mot korrosion av elektronerna från offeranoden.
Offeranoder används för att korrosionsskydda rörledningar och kablar, fartygsskrov, kajanläggningar, oljeplattformar och varmvattenstankar av stål.
Ytbehandling
Ytbehandling skyddar metallerna för angrepp av luft och fuktighet. Några av de vanligaste metoderna för ytbehandling är:
1) Elektrolytisk utfällning
2) Doppmetallisering
3) Målning
4) Beläggning med oljeprodukter och plaster
Elektrolytisk utfällning av metaller
Zink, nickel och krom är exempel på metaller som man på elektrolytisk väg fäller ut på järn. Föremålen som skall ytbehandlas måste först göras rena från fett och ev. rost. Oxidskikt tas bort genom att man doppar föremålet i saltsyra eller svavelsyra sk betning. Föremålet placeras sedan som negativ pol i ett elektrolytiskt bad.
Doppmetallisering
Varmdoppning, doppmetallisering, innebär att föremålen som skall ytbehandls doppas i smält metall. Smältan kan bestå av zink, bly, tenn eller aluminium. Varmförzinkning används för stål och gjutjärn. Denna metod ger jämfört med elektrolytisk utfällning ett betydligt tjockare zinkskikt.
