Spis treści
Metale ulegają korozji niezależnie od swojego rodzaju czy panujących warunków środowiskowych. To naturalny proces, którego nie da się uniknąć. Można za to go zbadać i zmierzyć w taki sposób, aby dostosować metale do konstrukcji i przygotować się np. na ich wymianę czy regenerację. Potencjał korozyjny jest jednym z najważniejszych czynników określających przydatność danego metalu. Jak go sprawdzić? Zachęcamy do lektury naszego wpisu, z którego można dowiedzieć się wielu przydatnych informacji dotyczących potencjału metali oraz procesów korozyjnych.
Potencjał korozyjny na przykładzie potencjału elektrochemicznego metali
O potencjale elektrochemicznym mowa wtedy, gdy w metalu zachodzi reakcja utleniania, redukcji lub orientacji cząsteczek z roztworu. Warunkiem niezbędnym do tego jest jednak utrzymanie równej różnicy potencjałów z granicy faz metal/roztwór. W efekcie dochodzi do wymiany ładunków poprzez oddawanie (utlenienie) oraz pobieranie (redukcję) elektronów. W przypadku braku odpływu elektronów z elektrody następuje równowaga, którą wyraża wzór Me ↔ Me+n + ne. To z kolei skutkuje różnicą potencjałów między metalem a roztworem i wywołuje korozję.
Elektrochemiczna korozja stali zachodzi więc przede wszystkim w środowiskach wilgotnych, zwłaszcza w wodzie oraz wilgotnej atmosferze czy stopionych solach lub żużlach. Łatwo więc zauważyć, że to jeden z najczęściej występujących procesów rdzewienia. Warto przy okazji wspomnieć, że elektrochemiczna korozja metali przypomina – ze względu na przebieg – procesy występujące w ogniwach elektrolitycznych.
Jak ochronić się przed korozją elektrochemiczną? Wystarczy w tym celu stosować materiały o wysokiej czystości metalurgicznej i odpowiednie dodatki stopowe. Do tego przydadzą się również projekty, które zmniejszają ryzyko wystąpienia ogniw galwaniczych.
Potencjał korozyjny w szeregu napięciowym metali
Szereg napięciowy metali to zbiór uszeregowanych według rosnących wartości potencjału metali. Co ważne, liczy się potencjał normalny, czyli równowagowy. Oblicza się go na podstawie metalu zanurzonego w roztworze jonów własnych, gdzie aktywność jonów wynosi 1, a mierzy się go względem normalnej elektrody wodorowej.
Na przeciwnych biegunach znajdują się metale szlachetne (najwyższy potencjał normalny) oraz metale alkaliczne (najniższy potencjał normalny). Czego w praktyce można dowiedzieć się o własnościach chemicznych metali? Między innymi mamy opcje poznać ich aktywność bądź bierność chemiczną, a to pozwala zorientować się, w jaki sposób grozi im korozja stali. Dla przykładu metale z niskim potencjałem normalnym należą do aktywnej chemicznie grupy, co powoduje ich łatwiejsze utlenianie się, a utrudnia redukcję. Z kolei w metalach z dodatnim potencjałem normalnym występuje odwrotne zjawisko ze względu na chemiczną bierność: trudno się utleniają, ale łatwo ulegają redukcji.
Należy w tym miejscu dodać, że w szeregu napięciowym metali wyróżniają się też metale aktywne z ujemnym potencjałem normalnym. Wypierają one wodór podczas roztwarzania się w kwasach. Natomiast metale z dodatnim potencjałem normalnym mogą roztwarzać się wyłącznie w kwasach utleniających, takich jak stężone H2SO4. Ponadto nie wypierają wodoru.
Korozja ogólna oraz lokalna
Poznanie dwóch głównych rodzajów potencjałów pozwala lepiej zrozumieć zachodzące w metalach procesy korozyjne. Najistotniejszą – ze względu na częstotliwość występowania i poziom zagrożenia – jest korozja ogólna. Dzieli się ona na równomierną oraz nierównomierną. Występuje wtedy, gdy powierzchnie elektrod osiągają mikroskopijne rozmiary. Kolejnym czynnikiem wywołującym rdzewienie ogólne jest równomierne rozmieszczenie elektrod na powierzchni stali czy innego metalu.
Drugim ważnym typem jest korozja lokalna (nazywana też miejscową). Chociaż jej efekty nie muszą być tak groźne, jak w przypadku ogólnej, nie należy jej ignorować. Korozja metali o charakterze lokalnym dzieli się na wżerową, szczelinową, międzykrystaliczną, plamkową i punktową. Ze względu na charakter procesu rdzewienia stosunkowo łatwo się jej pozbyć.