Uvod
Korozija je štetno i nepoželjno trošenje konstrukcijskog materijala uzrokovano fizičkim, fizičko-kemijskim i kemijskim djelovanjem okoliša. Može biti kemijska i elektrokemijska.
Korozija može zahvatiti cijelu površinu metala ili samo neke dijelove.
Korozija željeza
Elektrokemijska je korozija uzrokovana nastajanjem galvanskog članka pri dodiru dvaju metala i elektrolita. Najčešći primjer elektrokemijske korozije u svakodnevnom životu je hrđanje željeza.
Proces hrđanja počne tako da željezo mjestimično na površini oksidira i prijeđe u otopinu.
[latex]Fe\left(s\right)\space \longrightarrow Fe^{2+}\left(aq\right)\space +\space 2e^–[/latex]
Elektroni oslobođeni oksidacijom na metalnoj površini reduciraju kisik u prisutnosti vode i nastaju hidroksidni ioni.
[latex]\frac{1}{2}O_2\left(g\right)\space +\space H_2O\left(l\right)\space +\space 2e^–\space \longrightarrow 2OH^–\left(aq\right)[/latex]
Reakcijom željezovih(II) iona i hidroksidnih iona nastaje željezov(II) hidroksid.
[latex]Fe^{2+}\left(aq\right)\space +\space 2OH^–\left(aq\right)\space \longrightarrow \space Fe\left(OH\right)_2\left(s\right)[/latex]
Oksidacijom željezova(II) hidroksida u reakciji s kisikom i vodom nastaje hidratizirani željezov(III) oksid formule Fe[latex]_2[/latex]O[latex]_3[/latex] • xH[latex]_2[/latex]O, koji se naziva hrđa, (x je broj molekula vode koji ovisi o uvjetima u kojima se hrđanje zbiva).
Hrđa nastaje kada vlaga i zrak djeluju na nezaštićene metalne površine. Pogledajte kako izgleda hrđa na metalnoj površini snimljena skenirajućim elektronskim mikroskopom (SEM).
Korozija nije uvijek neželjena pojava. Na metalnim predmetima od primjerice aluminija, bakra i srebra, oksidacijom (korozijom) nastaje zaštitini sloj koji štiti navedene predmete od propadanja.
Korozija nije uvijek neželjena pojava.
Na nekim metalima primjerice aluminija, bakra i srebra,
korozija štiti od daljnjeg propadanja.
Na bakrenim površinama tijekom vremena nastaje
zaštitni površinski sloj plavozelenog bazičnog bakrova(II) karbonata, Cu[latex]_2[/latex](OH)[latex]_2[/latex]CO[latex]_3[/latex].
Čisto srebro (w = 99,9 %) slabo oksidira, ali vremenom gubi sjaj i tamni.
Načini zaštite od korozije
Kako bi se spriječilo propadanje metalnih predmeta, postoje odgovarajuće metode zaštite od korozije.
Katodna zaštita jedan je od načina zaštite metalnih predmeta od korozije kojom se namjerno stvara galvanski članak. Metal, pozitivnijeg redukcijskog potencijala, koji se želi zaštititi je katoda, a anoda je metal elektronegativnijeg potencijala. Pri tome se anoda oksidira i na taj način štiti katodu. Na taj se način zaštićuju čelični cjevovodi pod zemljom i manje pristupačne metalne konstrukcije.
Kako bi se spriječilo propadanje metalnih predmeta, postoje odgovarajuće metode zaštite od korozije.
Katodna zaštita jedan je od načina zaštite metalnih predmeta od korozije
kojom se namjerno stvara galvanski članak.
Metal, pozitivnijeg redukcijskog potencijala, koji se želi zaštititi je katoda.
Anoda je metal elektronegativnijeg potencijala.
Pri tome se anoda oksidira i na taj način štiti katodu.
Na taj se način zaštićuju čelični cjevovodi pod zemljom i manje pristupačne metalne konstrukcije.
Osim katodne zaštite postoji i anodna zaštita metala. Metal negativnijeg redukcijskog potencijala, željezo, štiti se metalom elektropozitivnijeg redukcijskog potencijala, primjerice kositrom. Anodna zaštita funkcionira dok se ne ošteti premaz kositra, tada počinje korozija željeza kao što je i prikazano na slici.
Galvanizacija je elektrolitički postupak nanošenja metalne prevlake na predmet koji se želi zaštititi od korozije. Na ovaj se način najčešće nanosi cink na neki metalni predmet koji se želi zaštititi.
Pocinčani metal, čelik ili željezo ima zaštitni premaz cinka koji se nanosi radi sprječavanja hrđanja.
Čelik je legura željeza i male količine ugljika. Pocinčano željezo i čelik koriste se na mjestima gdje bi izloženost zraku i vodenoj pari uzrokovala koroziju, koja bi na kraju uzrokovala propadanje metalnih predmeta. Cinčana prevlaka tvori nepropusni zaštitni sloj cinkova karbonata koji spriječava koroziju. Oštećenjem premaza stvoreni su uvjeti za korozivnu reakciju.
Metoda zaštite metala mora biti ekonomična, učinkovita i ekološki prihvatljiva, netoksična za ljude i okoliš. Danas su za mnoge postupke zaštite od korozije doneseni zakoni koji zabranjuju uporabu toksičnih tvari i reguliraju emisiju otpadnih tvari iz tih procesa. Primjerice, danas se sve više proizvode boje na bazi vode, a prestaju proizvoditi boje na bazi lakohlapivih otapala.
Istraživanje zaštite metala ima najvažniju zadaću produžiti uporabni vijek metalnog proizvoda, a pritom izbjeći nepovoljan utjecaj na okoliš.
Metoda zaštite metala mora biti ekonomična, učinkovita i ekološki prihvatljiva.
Mora biti netoksična za ljude i okoliš.
Danas su za mnoge postupke zaštite od korozije doneseni zakoni
koji zabranjuju uporabu toksičnih tvari i reguliraju emisiju otpadnih tvari iz tih procesa.
Npr, danas se sve više proizvode boje na bazi vode.
Prestaju se proizvoditi boje na bazi lakohlapivih otapala.
Istraživanje zaštite metala ima najvažniju zadaću
produžiti uporabni vijek metalnog proizvoda, a pritom izbjeći nepovoljan utjecaj na okoliš.