koroze kovů a slitin
DESCRIPTION
Koroze kovů a slitin. Definícia korózie. Korózia je fyzikálno – chemická reakcia medzi kovom a prostredím. Jej výsledkom je trvalá chemická zmena kovu, ktorý tým výrazne mení svoje chemické, fyzikálne i mechanické vlastnosti. Rozdelenie korózie. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/1.jpg)
1
Koroze kovů a slitin
![Page 2: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/2.jpg)
2
Definícia korózieKorózia je fyzikálno – chemická reakcia medzi kovom a prostredím. Jej výsledkom je trvalá chemická zmena kovu, ktorý tým výrazne mení svoje chemické, fyzikálne i mechanické vlastnosti.
![Page 3: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Rozdelenie korózie• chemická – v elektricky nevodivých prostrediach
resp. systémoch – korózia nezahrňujúca elektrochemickú reakciuoxidácia kovov pri vysokých teplotáchkorózia plastov v rôznych prostrediachkorózia kovov v kvapalinách – neelektrolytoch
• elektrochemická – v elektricky vodivých prostrediach resp. systémoch – zahŕňa elektródovú reakciukorózia kovov v elektrolytoch,korózia kovov vo vode, korózia kovov v pôde,korózia kovov v atmosfére.
![Page 4: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Základné pojmy pre elektrochemickú koróziu•Elektróda – elektrónový vodič (kov) v kontakte s iónovým vodičom
(vodivý roztok).
![Page 5: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Základné pojmy pre elektrochemickú koróziu
![Page 6: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Základné pojmy pre elektrochemickú koróziu
•anóda – elektróda, na ktorej prebieha anódová reakcia (oxidačný proces)
•Reakcia prebiehajúca na povrchu elektródy, na ktorej dochádza k prenosu náboja medzi elektrónovým a iónovým vodičom sa nazýva elektródová reakcia
enMM n .0
![Page 7: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Základné pojmy pre elektrochemickú koróziu
•katóda – elektróda, na ktorej prebieha katódová reakcia (redukčný proces)
0. MenM n
![Page 8: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Mechanizmus elektrochemickej korózie
e.nMM n0
n0 Xe.nX
1 – elektrolyt
2 – Zn elektróda
3 – oxidačné činidlo
![Page 9: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Termodynamika koroze
nn00 XMXM
n
n
X
M0
a
alnRTGG
G > 0 ...systém práci přijíma - děj není spontánní
G < 0 ...systém práci vykonává - děj probíhá spontánně
G = 0 ...systém je ve stavu termodynam. rovnováhy
M0 … čistý kov / Mn+ … oxidovaný kovX0 … redukující se látka / Xn- … aniont
Korozní reakce
G0 …G (stand. podm.), aMn+ / aXn- … aktivní konc. oxidující / redukující l.
![Page 10: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Elektrodový potenciál
roztokkov UU
n
n
X
M0
a
alnRTGG
Při (p, T) = konst., je w = G (w ...uvolněná energie)
elektrická práce A = nFE
n
n
X
M0r a
aln
nF
RTEE
E – Er = 0 > 0 oxidace
< 0 redukce
(U …vnitřní energie)
Podmínka: A = w
![Page 11: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/11.jpg)
11
Polarizační křivky
![Page 12: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/12.jpg)
12
Standardní potenciál
0n
n0
MneM
neMM
nM
0r aln
nF
RTEE
Za standardních podmínek a při jednotkové koncentraci Mn+ iónů se logaritmický člen rovná 0 a Er
= E0
![Page 13: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Standardní potenciálPt Pt2+ +1,6 V
Au Au3+ +1,38 V
Ag Ag+ +0,81 V
Cu Cu2+ +0,35 V
Ni Ni2+ -0,25 V
Fe Fe2+ -0,44 V
Cr Cr3+ -0,51 V
Zn Zn2+ -0,76 V
Ti Ti2+ -1,63 V
Al Al3+ -1,69 V
Mg Mg2+ -2,37 V
2Cl- = Cl2 + 2e +1,36 V
2H20 = O2 + 4H- + 4e +1,23 V
HNO2+H2O =
= NO3-+3H++2e
+ 0,94 V
Fe2+ = Fe3+ + e +0,77 V
4OH- = O2 + 2H20 + 4e +0,40 V
H2 = 2H+ + 2e 0,00 V
SP E0 (ušlechtilost kovu) - potenciál kovu v roztoku vlastních iontů o 1 koncentraci za norm. podmínek
![Page 14: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Pourbaixove diagramy E-pH
2He2H2
OH2He2OH2 22
OH2e4H4O 22
OH4e4OH2O2 22
Mg = Mg2+ + 2e- Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + 2H+ + 2e-
Oblast produkce O2
Oblast vzniku H2
Zákl. rce pro konstrukci PD
![Page 15: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/15.jpg)
15
Kinetika korózieRýchlosť korózie je daná rýchlosťou čiastkových dejov:• transportných (napr. konvekcia, difúzia) (přívod složek, odvod korozních produktů
• chemických reakcií (kov x prostředí)
Celkovú rýchlosť určuje pomalší z dejov.
Množstvo premenenej látky:
Rýchlosť korózie:
InF
AQ
nF
Am
nF
iA
S
mr
![Page 16: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Kinetika korózie
![Page 17: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Kinetika koroze
Me)K(MeK)Me(Me zi
i
za
k
ERT
nF)1(
Mred
ERT
nF
KMox eckeccki n
i0 = i0,a = -i0,k
)ee(ii RT
nF)1(
RT
nF
0
RT
nF
0a eii
RT
nF)1(
0k eii
![Page 18: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Spřažené reakce – korozní diagram
Reálný korozní procesMg = Mg2+ + 2e- .. Rozp. Mg 2H+ + 2e = H2 …depolarizace H2
![Page 19: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Spřažené reakce – korozní diagram
![Page 20: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Spřažené reakce – korózní diagram
RT
nF
0a eii
0
aaa i
ilogb
nF
RT303,2b a
nF)1(
RT303,2b k
![Page 21: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/21.jpg)
21
Imunita, aktivita, pasivita
![Page 22: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Formy korozeVšeobecná korozeBodová a štěrbinová korozeInterkrystalická korozeKorozní praskáníKorozní únava
![Page 23: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/23.jpg)
23
Všeobecná koroze• napadá kovy, které sa nedokáží v daném prostředí pasivovat• postup vš. korózie sa dá vyčíslit hmotnostními úbytky
![Page 24: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/24.jpg)
24
k o ro d u jú c i m a te r iá l
v r s tv a k o ró z n y c h s p lo d ín p ô v o d n ý p o v rc h
k o ró z n y ú b y to k
Charakteristiky:rovnoměrné rozpouštění celého povrchuRovnoměrnost homogenita kovu, charakter k. splodin, agresivita prostředí
Př.: koroze nelegovanýchnízkolegovaných ocelí v atmosféře, půdě nebo vodě
![Page 25: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/25.jpg)
25
Bodová a štěrbinová koroze• lokální formy koroze• rýchlosť po nastartování je nepředvídatelná• nejčastěji u materiálů, které se pasivují • nejagresivněji působí halogenidy (chloridy)
3 stádia:- iniciace- šíření (růst jamky)- opakované zapasivování povrchu jamky
k o ro d u jú c i m a te r iá lh 2
h 1
2
1
h
hcb
Součinitel BK:
![Page 26: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/26.jpg)
26
Galvanická korózia, korózne články• vyskytuje sa pri vodivom spojení dvoch kovov (makročlánok)
![Page 27: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/27.jpg)
27
Galvanická korózia, korózne články
![Page 28: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/28.jpg)
28
Mikrobiálna korózia• prostredia s pH od 4 do 8,5 a pri teplote 10 až 50°C
• stojaté vody, ílovité pôdy s určitou organickou masou
• mikroorganizmy Desulfomonas, Sporovibrio, Desulphuricus (pH 4-8) redukujú sírany na sulfidy – nie je potrebný kyslík na katódovú reakciu
• mikroorganizmy Thiobacillus, Thioxidaus, Thiobacillus ferooxidaus (pH 0,5-8) majú schopnosť oxidovať síru resp. sulfidy až na kyselinu sírovú a Fe2+ na Fe3+
• nebezbečné aj z hľadiska rozkladu ochranných organických vrstiev
![Page 29: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/29.jpg)
29
Korozní praskání• vzniká za současného působení korózního prostředía napětí• musí být splněny následující podmínky
korozní prostředí, materiál náchylný na praskání, přítomnost složky tahového napětí.
Al-Mg, Al-Cu-Mg,Al-Mg-Zn mořská voda
Cu-Al, Cu-Zn-Ni, Cu-Sn amoniak
uhlíkové ocele horké roztoky dusičnanů, uhličitanů a hydroxidů
vysokopevné ocele vodní roztoky s H2S
austenitické antikorózní oceli horké koncentrované chloridové roztoky, chloridmi znečištěné páry
![Page 30: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/30.jpg)
30
Korózní praskání
k o ro d u jú c i m a te r iá l
F F
k o ró z n e trh l in y
Vlastnosti:interkrystalické porušení - nehomogenity (segregáty) na GBstranskrystalické porušení - trhlina se šíří po rovinách s nízkými indexyNukleace na poruchách povrchuModely lomové mechaniky
![Page 31: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/31.jpg)
31
Korózní únavaVzniká při namáhaní proměnlivým napětím v korózním prostředí.
Faktory:- K- f- R- E- složení….- T- historie zatěž.- stav napjatosti- složení kor. prostředí
![Page 32: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/32.jpg)
32
Korózní únava - vliv prostředí
![Page 33: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/33.jpg)
33
Korózní únava - vliv frekvence
f da/dN
![Page 34: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/34.jpg)
34
Korózní únava - vliv E
Char. lomů: velký počet ohnisek, inter. x trans. lom
![Page 35: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/35.jpg)
35
Protikorózní ochrana kovů
• ochrana založená na ovlivňování termodynamiky korozních reakcí – např. výběr vhodného materiálu pro dané prostředí,
• ochrana založená na ovlivňování kinetiky (rychlosti) korozních reakcí – např. katodová ochrana
• bariérová ochrana – např. anodová ochrana
Cílem protikorozní ochrany kovů a slitin je snížiť rychlost koroze na přijatelnou hodnotu.
![Page 36: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/36.jpg)
36
Katodová ochrana
![Page 37: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/37.jpg)
37
Katódová ochrana• ochrana obětovanou anodou (protektor)
• eletromotorická síla musí být dostatočně velká, aby chránila co největší plochu
• účinný potenciál anody musí být málo ovlivňovaný anodickou polarizací
• anoda by sa měla rozpouštět převážne v důsledku produkce ochranného proudu
• ekonomicky dostupný materiál
• Mg-Al-Zn; Zn s vysokou čistotou; Al-Zn-(Hg,Ti,In)
![Page 38: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/38.jpg)
38
Katodová ochrana• ochrana vnějším zdrojem proudu
Fe-0,95C-14,5Si; grafit; Ti; Ta; Pt; Pb; oceľ; Fe-Si
![Page 39: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/39.jpg)
39
Anodová ochranaMôžeme ji použít pouze u kovů, ktoré jsou v daném prostředí schopné přejít do pasívního stavu.
![Page 40: Koroze kovů a slitin](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568144c1550346895db18c05/html5/thumbnails/40.jpg)
40
Protikorózní ochrana kovů
Anodová ochrana
Katodová ochrana