Ρυθμός διάβρωσης

Η διάβρωση είναι μια μη αναστρέψιμη διαδικασία και φυσική διαδικασία κατά την οποία καθαρά και ασταθή μέταλλα (εκτός από τα ευγενή μέταλλα)  μετατρέπονται σε χημικά σταθερές ενώσεις όπως οξείδια, σουλφίδια, υδροξείδια κ.λπ. Το πιο συνηθισμένο παράδειγμα διάβρωσης είναι η σκουριά του σιδήρου (Fe2O3.xH2O ).

Παράγοντες που επηρεάζουν το ρυθμό διάβρωσης

1 – Δραστικότητα μετάλλου:Εάν το μέταλλο είναι πιο δραστικό, είναι πιο επιρρεπές στη διάβρωση.

2 – Μεταλλική ραβδώσεις:Η διάβρωση είναι σύνηθες φαινόμενο σε κοπές και κάμψεις μετάλλων.

3 – Εάν  υπάρχουν ακαθαρσίες:Εάν υπάρχουν ακαθαρσίες στο καθαρό μέταλλο, θα διαβρωθεί πιο γρήγορα.

4 – Παρουσία ηλεκτρολυτών:Το μέταλλο διαβρώνεται γρήγορα στο αλατούχο νερό (ηλεκτρολύτης).

5 – Υγρασία και αέρας:Το καλύτερο παράδειγμα είναι η σκουριά του σιδήρου.

6 – Οξύτητα:Το όξινο pH του 7 είναι πιο διαβρωτικό από το βασικό ή το ουδέτερο pH.

7 – Θερμοκρασία:Ο ρυθμός διάβρωσης αυξάνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία.

Ηλεκτροχημική θεωρία της διάβρωσης

Όταν τα μέταλλα εκτίθενται στον αέρα, την υγρασία, το έδαφος και άλλους περιβαλλοντικούς παράγοντες, διαβρώνονται από μια ηλεκτροχημική διαδικασία. Στη μεταλλική επιφάνεια, σχηματίζονται διακριτές ζώνες ανόδου και καθόδου κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας. Η διάβρωση προκαλείται πάντα από μια αντίδραση οξείδωσης και την απελευθέρωση ενός ηλεκτρονίου στις ανοδικές περιοχές του μετάλλου. Τα απελευθερωμένα ηλεκτρόνια από την άνοδο ταξιδεύουν στην κάθοδο, όπου ανάγεται. Η γενική θεωρία της διάβρωσης είναι γνωστή ως ηλεκτροχημική θεωρία. Η διάβρωση συμβαίνει όταν υπάρχει υγρασία, γι' αυτό είναι γνωστή ως «Υγρή Θεωρία της Διάβρωσης».

Οι ακόλουθες διαδικασίες ελέγχουν τη ροή των ελεύθερων ηλεκτρονίων σε αυτή τη διάβρωση:

α) Απελευθέρωση υδρογόνου

β) Απορρόφηση Οξυγόνου

Αποτροπή διάβρωσης 

1 – Μεταλλική επίστρωση

Χρησιμοποιήθηκε μια διαδικασία επίστρωσης μετάλλου για τη διατήρηση του βασικού μετάλλου από τη διάβρωση.

Οι ακόλουθες διαδικασίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επίστρωση μετάλλων:

Α. Γαλβανισμός:

Ο γαλβανισμός ονομάζεται επίσης ανοδική μεταλλική επίστρωση. Είναι μια μεταλλική επίστρωση που είναι ανοδική στο «βασικό μέταλλο». Κάθε μέταλλο που είναι ανοδικό με υψηλότερη στη γαλβανική σειρά, όπως ο Zn, επικαλύπτεται στην «επιφάνεια ενός μετάλλου» Προστατεύει από τη διάβρωση. Ένα καλό παράδειγμα «επικάλυψης ανοδικού μετάλλου» είναι ο Γαλβανισμός. Είναι μια διαδικασία «κάλυψης ενός βασικού μετάλλου» με τηγμένο «Zn» με εμβάπτιση του «βασικού μετάλλου» που είναι καθοδικό.

Β. Επικάλυψη καθοδικού μετάλλου (Κασσιτεροποίηση):

Η επίστρωση καθοδικού μετάλλου είναι καθοδική ως προς το υποκείμενο μέταλλο. Οποιοδήποτε μέταλλο βρίσκεται σε χαμηλότερη θέση σε μια γαλβανική σειρά, συμπεριλαμβανομένου του χαλκού, του νικελίου κ.λπ., χρησιμοποιείται για την επικάλυψη της μεταλλικής επιφάνειας για την προστασία της από τη διάβρωση.

2. Τρίχωση της ανοδικής προστασίας: 

Η μεταλλική δομή (καθοδική) προστατεύεται από «σκαρίωση ανοδικής προστασίας», κυρίως σε περιοχές υψηλής έντασης διάβρωσης για την προστασία της από τη διάβρωση. Η θυσιαστική άνοδος αναφέρεται σε μέταλλο υψηλής αντιδραστικότητας που χρησιμοποιείται. Με την πλήρη διάβρωση, η θυσιαστική άνοδος αντικαθίσταται από μια νέα. Το Mg, το Zn, το Al και τα κράματά τους χρησιμοποιούνται συχνά ως άνοδοι θυσίας επειδή έχουν χαμηλό δυναμικό μείωσης (που τα καθιστά πιο αντιδραστικά) και βρίσκονται στην κορυφή της ηλεκτροχημικής σειράς. Οι αγωγοί νερού και οι δεξαμενές είναι θαμμένοι υπόγεια.

Η στρατηγική θυσιαστικής ανόδου τους προστατεύει επίσης.

3. Εντυπωσιακή καθοδική προστασία:

Στην «εντυπωμένη καθοδική προστασία» το διαβρωτικό ανοδικό μέταλλο γίνεται καθοδικό και ανθεκτικό στη διάβρωση. Η εξωτερική πηγή DC παρέχει το εντυπωθέν ρεύμα. Ο θετικός ακροδέκτης της πηγής DC συνδέεται με την άνοδο, ενώ ο αρνητικός ακροδέκτης συνδέεται με μέταλλο για την προστασία του. Γραφίτης, σκραπ σιδήρου από ανοξείδωτο χάλυβα και άλλα υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως άνοδοι σε αυτήν την εφαρμογή. Οι δεξαμενές νερού, οι αγωγοί νερού και πετρελαίου, οι πύργοι των γραμμών μεταφοράς και άλλες κατασκευές προστατεύονται από το εκπεμπόμενο ρεύμα.

4. Επιμετάλλωση

Η ηλεκτρολυτική επίστρωση είναι η διαδικασία εναπόθεσης μετάλλου (άνοδος) στην επιφάνεια μετάλλων και κραμάτων με χρήση ηλεκτρόλυσης (κάθοδος ή βασικό μέταλλο). Τα δύο ηλεκτρόδια βυθίζονται σε ένα διάλυμα ηλεκτρολύτη που περιέχει τα μεταλλικά ιόντα που θα εναποτεθούν στο βασικό μέταλλο. Μέταλλα όπως Au, Zn, Sn, Ag, Cr, Ni και άλλα μπορούν να επιμεταλλωθούν στην επιφάνεια ενός βασικού μετάλλου (Κάθοδος).

Συμπέρασμα 

Όταν το μέταλλο έρχεται σε επαφή με το οξυγόνο, δημιουργεί μια χημικά ασταθή κατάσταση. Το οξείδιο μετάλλου είναι η σταθερή κατάσταση που αντιστοιχεί. Για προφανείς γεωμετρικούς λόγους, το μέταλλο μπορεί να αντιδράσει με το οξυγόνο μόνο όπου έρχεται σε επαφή μαζί του (δηλαδή στην επιφάνειά του). Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο όλα τα μη ευγενή μέταλλα έχουν ένα στρώμα οξειδίου μετάλλου πάνω τους (αν και αυτό το στρώμα είναι συχνά τόσο λεπτό που είναι αόρατο). Τα μέταλλα που καλύπτονται από ένα προστατευτικό οξείδιο έχουν ιδιότητες που τους επιτρέπουν να σχηματίζουν ένα φράγμα ενάντια στο οξυγόνο στο περιβάλλον, καθιστώντας τα δυνητικά χρήσιμα για την κατασκευή μεταλλικών αντικειμένων. Η σκληρότητα, η ολκιμότητα και άλλες ιδιότητες είναι, φυσικά, καθοριστικοί παράγοντες της χρησιμότητάς τους. Η ευγένεια του μετάλλου (δηλαδή, το p

του