Koroze

KOROZE: rozrušování materiálu fyzikálním a chemickým působením vnějšího prostředí (nejen kovy, ale i plastické hmoty, dřevo, beton …) důsledek koroze znehodnocení materiálu Koroze kovů - většina kovů (zvláště ty se záporným rozpouštěcím napětím) se v příro-dě vyskytuje ve formě svých chemických sloučenin - koroze kovů je v podstatě analogií přírodních dějů projevuje se snahou přejít do stavu chemicky i termodynamicky nejstálejšího - při styku s korozním prostředím přechází kov ve stálejší sloučeniny tzv. korozní produkty při uvolnění energie Koroze kovů může probíhat: chemicky elektrochemicky

Chemické korozní děje: probíhají především v plynném prostředí za vysokých teplot a elektricky nevodivém kapalném prostředí Vzdušný kyslík = nejvýznamnějším prostředím, v němž jsou kovové materiály napadány za vysokých teplot - probíhá několik dílčích pochodů, důsledkem vznik korozních produktů (oxidů) na povrchu kovu - dle charakteru této vrstvy korozních produktů dochází při oxidaci k difúzi částic kovů k povrchu vrstvy a současně k difúzi kyslíku vrstvou korozních produktů k povrchu kovu - rychlost oxidace určována rychlostí difúzních pochodů - se zvyšováním teploty = urychlení difúze a rychlost koroze Elektrochemické korozní děje: probíhají při vzájemném působení kovů a elektrolytů (voda, vodné roztoky, některé elektricky vodivé látky …) - výsledkem dvou dílčích reakcí anodového a katodového procesu - povrchové částice kovu (ionatomy) jsou vázány určitými silami ke kovu

při působení elektrolytu na kov jsou však současně přitahovány většími silami ze strany elektrolytu - jejich působením přechází ionty kovu do roztoku = anodová reakce (oxidační), charakterizována přechodem kovu do roztoku v podobě kladných iontů, přičemž elektrony zůstávají na povrchu kovu a polarizují jej záporně: Me Men+ + n.e n.e = valenční elektrony; Men+ = kladný ion v opačném směru probíhá druhá dílčí reakce redukční = katodová (depolarizační), průběh různý, závisí na pH prostředí a na přítomnosti O2 - při absenci O2 dochází k redukci vodíkových iontů na plynný vodík vlivem elektronů uvolněných anodovou redukcí: 2H+ + 2e 2H H2 - vzniklý H2 zůstává absorbován na povrchu kovu, polarizuje jej, v dů-sledku toho přestává další výměna elektronů mezi kovovým Fe a vodí-kovými ionty v roztoku

Koroze s vodíkovou depolarizací: nastává v prostředích s velkou koncentrací vodíkových iontů (např. v roztocích kyselin, rovnovážná tenze vodíku překračuje atmosférický tlak a vodík uniká z povrchu kovu jako plyn) - dochází k depolarizaci zabraňující ustavení rovnováhy mezi plynným vodíkem a ionty vodíku v roztoku - čím koncentrace vodíkových iontů, tím rychleji koroduje a tím rychleji pokračuje oxidace Fe Koroze s kyslíkovou depolarizací: probíhá za přítomnosti O2, kdy koroze kovu není vázána na depolarizační účinek plynného vodíku - depolarizace může nastat při menší tenzi vodíku v důsledku jeho oxidace kyslíkem na vodu - v neutrálním nebo kyselém prostředí probíhá elektrodový děj dle: 4H+ + O2 + 4e 2H2O

V alkalickém prostředí (koncentrace vodíkových iontů je nepatrná) převládá odštěpování elektronů přímo z molekul vody za vzniku hydroxidových iontů: 2H2O + O2 + 4e 4OH- vzniklé OH- difundují z katodových oblastí do oblastí anodových a reagují se vzniklými ionty kovu Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2 - vytvořený hydroxid přilehá těsně ke kovu a chrání jej před další korozí - za přítomnosti O2 se však Fe(OH)2 oxiduje na Fe(OH)3, který je pórovitý a nebrání přístupu roztoku k povrchu kovu - Fe(OH)3 zhoršuje pouze přístup O2 k anodovým částem, což vede ke zvětšení rozdílu potenciálu mezi anodovými a provzdušněnými katodovými oblastmi povrchu kovu = URYCHLENÍ KOROZE

ANODY: místa, kde probíhá rozpouštění kovu (tj. anodová oxidace) KATODY: místa, kde se uskutečňují depolarizační katodové reakce existence rozdílných míst, na kterých probíhají anodové a katodové reakce = nestejnorodost kovu - většina technických kovů obsahuje příměsi (dosažení určitých vlastností) a nečistot – homogenita narušována technologickými operacemi (tvářením, tažením, svařováním, ohýbáním) Nehomogennost = na povrchu kovu je nekonečný počet anod a katod, které při vodivém spojení vytvoří korozní článek - rozměry anod a katod velmi malé = mikročlánky (galvanické spojení dvou různě ušlechtilých kovů vystavených působení elektrolytu) - na méně ušlechtilém kovu (např. Fe) probíhá anodová rozpouštěcí reakce - v agresivním prostředí je většinou koroze méně ušlechtilého kovu urychlována

Koroze nekovových materiálů Koroze anorganických materiálů 1. Korozní procesy, při kterých dochází k vyluhování některé složky anorganického materiálu 2. Procesy, jež vedou ke krystalizaci málo rozpustných solí nebo ke zvětšování objemu některých součástí (rozpad materiálu) 3. Korozní pochody, při nichž dochází k chem. reakci s materiálem nebo jeho součástmi - korozní děje neprobíhají obvykle izolovaně, ale současně v různých kombinacích (např. beton obsahující sírany – sírany ve vodě reagují s volným Ca(OH)2 obsaženým v betonu, vzniká málo rozpustný CaSO4, ukládají se jako sádra v pórech betonu a rozpínavostí jej může narušit)

Koroze plastických hmot. - plastické hmoty Koroze plastických hmot - plastické hmoty vysoká odolnost proti vnějšímu prostředí - odolnost závisí nejen na složení plastické hmoty a korozním prostředí, ale i za jakých podmínek dochází ke vzájemnému styku obou složek znehodnocení plastických hmot v atmosférických podmínkách je vyvoláno současným působením ultrafialového záření, teploty, vzdušné-ho O2 a jiných agresivních složek v atmosféře a) Fyzikální vlivy: TEPLO fyzikální účinky (změny fyzikálních vlastností, nikoliv složení) chemické vlivy (rozrušování chemických vazeb, depolymerizace, čímž se mění nevratné mechanické i jiné fyz. vlastnosti) MECHANICKÉ NAMÁHÁNÍ - např. překládáním, válcováním, drcením = rozrušování chemických vazeb a změně vlastností makro-molekul

SVĚTELNÉ ZÁŘENÍ - zejména UV je vedle O2, vlhkosti, prachu a agresivních plynů jednou z hlavních příčin koroze plastických hmot - znehodnocení se projevuje změnou barvy, ztrátou lesku, trhlinkami, zhoršením mechanických a elektrických vlastností - odolnost lze zvýšit přídavkem vhodných stabilizátorů (např. látky schopné absorbovat UV záření a látky s antioxidačními vlastnostmi) RADIOAKTIVNÍ ZÁŘENÍ – působením dochází k reakcím, při kterých se odštěpuje H2, vznikají dvojné vazby degradace a změny v mechanických a fyzikálních vlastnostech b) Chemické a fyzikálně-chemické působení prostředí - na rozdíl od kovů probíhá koroze převážně uvnitř hmoty, přičemž lze pozorovat tyto různé jevy: I) Chemická látka (prostředí) proniká plastickou hmotou, aniž dochází ke vzájemnému vázání jeho molekul s makromolekulami - vlastnosti plastické hmoty se nemění

II) Chemická látka (prostředí) proniká plastickou hmotou a současně se váže na makromolekuly - dochází k bobtnání a znehodnocování hmoty III) Chemická látka (prostředí) proniká a zároveň s plastickou hmotou reaguje - dochází ke změně chem. složení a k nežádoucím mechanickým změnám IV) Biologické vlivy nejčastěji mikroorganismy (zejména plísně) - prorůstají a rozrušují tím, že využívají některé složky (příp. celé makro-molekuly) jako živiny (rozrušování svými metabolity)