Antykorozja

Czynniki wpływające na korozję kontaktową metali

Wpływ natężenia prądu korozyjnego 
W wyniku procesów korozji galwanicznej zachodzącej w warunkach naturalnych na styku dwóch metali prawie nigdy nie jest osiągany stan równowagi między metalem anody a roztworem jego jonów. Natężenie prądu korozyjnego tylko częściowo zależy od różnicy potencjałów dwóch stykających się ze sobą metali tworzących ogniwo galwaniczne. Powstające na anodzie, w naturalnych warunkach korozyjnych, warstwy produktów korozji wpływają w sposób zasadniczy na opór elektryczny układu i jednocześnie na wielkość prądu korozyjnego. Szybkość korozji galwanicznej metali może być w związku z tym wyznaczana najbardziej wiarygodnie tylko poprzez bezpośredni grawimetryczny pomiar zmiany masy badanych układów metali w określonym środowisku korozyjnym.

Reklama

• na fragmentach o wyższym potencjale (katodach) zachodzą reakcje redukcji, na przykład:

    H₂O + ½O₂ + 2e– → 2OH−
    2H+ + 2e– → H₂ ↑

• elektrony przemieszczają się od anody w kierunku katody przez korodujący metal (przewodnictwo elektronowe pierwszego rodzaju)
• aniony przenoszą odpowiednią ilość ujemnych ładunków w kierunku od katody do anody (przewodnictwo jonowe, elektrolityczne drugiego rodzaju)
• produkty reakcji elektrodowych mogą wchodzić w roztworze w reakcje wtórne, w których mogą powstawać nierozpuszczalne związki tworzące warstwy o różnej szczelności, jak rdza na stopach żelaza lub patyna (śniedź) na stopach miedzi, na przykład:

Fe + ½O₂ → FeO
Fe2+ + 2H₂O → Fe(OH)₂ + 2H+
Fe3+ + 3OH– → Fe(OH)₃
Fe(OH)₃ →FeO(OH) + H₂O
2FeO(OH) → Fe₂O₃ + H₂O
na miedzi: 4Cu2+ + SO₄2− + 6OH– → CuSO₄ + 3Cu(OH)₂ 

Maksymalna szybkość redukcji katodowej tlenu, przy określonym pH, jest ograniczona szybkością jego dyfuzji z roztworu elektrolitu do powierzchni katody. W nieruchomych roztworach występuje pewna maksymalna w danej temperaturze szybkość dyfuzji rozpuszczonego tlenu, która bezpośrednio wpływa na wartość prądu korozyjnego. Prąd ten z kolei określa szybkość korozji, która zależy od szybkości dyfuzji tlenu, a następnie jego redukcji w procesie katodowym. W warunkach atmosfer wilgotnych, np. w środowiskach kopalnianych, tropikalnych, morskich i w atmosferze przemysłowej oraz miejsko-przemysłowej czy w glebie, elektrolit powstaje w wyniku kondensacji pary wodnej w postaci cienkiej warstwy wilgoci na powierzchni metalu. Dyfuzja tlenu do katody jest wtedy znacznie ułatwiona. Szybkość dyfuzji tlenu zwiększa się również wraz z podwyższeniem temperatury charakterystycznej dla środowisk, w których pracują urządzenia elektryczne. Szybkość rozpuszczania tlenu zależy od stanu powierzchni metalu stanowiącego katodę. Jeśli np. metal katody nie jest pokryty warstewką tlenku lub sam tlenek ulega redukcji, to redukcja rozpuszczonego tlenu na katodzie przebiega łatwiej i proces korozji intensyfikuje się. Obecność natomiast na katodzie trwałej warstewki tlenkowej powoduje zmniejszenie szybkości korozji metalu anody. Całkowita szybkość korozji galwanicznej jest wprost proporcjonalna do wielkości powierzchni metalu stanowiącego katodę. Szybkość korozji anody stykającej się z katodą jest odwrotnie proporcjonalna do powierzchni anody. Zależność ta ma duże znaczenie praktyczne, bo umożliwia ograniczenie szybkości korozji galwanicznej poprzez dobór właściwego stosunku powierzchni stykających się metali stanowiących anodę i katodę. W trakcie projektowania aparatury elektrycznej należy więc dążyć do tego, by stykające się ze sobą metale posiadały jak najbardziej zbliżony do siebie potencjał elektrodowy. W przypadku konieczności zastosowania styku metali o znacznie różniących się potencjałach elektrodowych, bardziej szlachetny metal (stanowiący katodę) powinien posiadać jak najmniejszą powierzchnię w stosunku do metalu aktywniejszego, stanowiącego anodę. Tak więc małe elementy, jak np. nakrętki, wkręty, podkładki itp. należy wykonywać z metalu bardziej szlachetnego niż łączone z nimi większe części konstrukcji.