Dr. Bánhidi Olivér Egyetemi docens



Hasonló dokumentumok
Korrózió kommunikációs dosszié KORRÓZIÓ. ANYAGMÉRNÖK LEVELEZŐ BSc KÉPZÉS TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

Korrózióvédelem kommunikációs dosszié KORRÓZIÓVÉDELEM KÖRNYEZETMÉRNÖK NAPPALI KREDITES KÉPZÉS TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

Kontakt korrózió vizsgálata

13 Elektrokémia. Elektrokémia Dia 1 /52

tervezési szempontok (igénybevétel, feszültségeloszlás,

AZ ALUMINUM KORRÓZIÓJÁNAK VIZSGÁLATA LÚGOS KÖZEGBEN

Kémiai reakciók sebessége

Általános Kémia, 2008 tavasz

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

ELEKTROKÉMIA. - elektrolitokban: ionok irányított mozgása. Elektrolízis: elektromos áram által előidézett kémiai átalakulás

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

Elektronátadás és elektronátvétel

A kémiai és az elektrokémiai potenciál

7 Elektrokémia. 7-1 Elektródpotenciálok mérése

KORRÓZIÓS ÁRAM MÉRÉSE FÉM KORRÓZIÓSEBESSÉGÉNEK MEGHATÁROZÁSA KORRÓZIÓS ÁRAM MÉRÉSE ALAPJÁN

Kémiai metallurgia-ii (Fémelőállítási folyamatok elméleti alapjai)

TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI IV.

Korrózió kommunikációs dosszié KORRÓZIÓ. ANYAGMÉRNÖK NAPPALI BSc KÉPZÉS, SZABADON VÁLASZTHATÓ TÁRGY TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI II. Ismerjük fel, hogy többkomponens fázisegyensúlyokban a folyadék fázisnak kitüntetett szerepe van!

Kiss László Láng Győző ELEKTROKÉMIA

Kémiai energia - elektromos energia

Közlekedésmérnöki Kar Műszaki kémia labor. 3. Korrózió. FÉMEK KORRÓZIÓJA Dr.Bajnóczy Gábor

Anyagtudomány. Ötvözetek egyensúlyi diagramjai (állapotábrák)

ELEKTROKÉMIA. - elektrolitokban: ionok irányított mozgása. Elektrolízis: elektromos áram által előidézett kémiai átalakulás

Elektrokémia kommunikációs dosszié ELEKTROKÉMIA. ANYAGMÉRNÖK NAPPALI MSc KÉPZÉS, SZABADON VÁLASZTHATÓ TÁRGY TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

Diffúzió. Diffúzió sebessége: gáz > folyadék > szilárd (kötőerő)

Gázelosztó rendszerek üzemeltetése III. rész Gázelosztó vezetékek korrózióvédelme

Termodinamikai bevezető

Anyagvizsgálati módszerek Elektroanalitika. Anyagvizsgálati módszerek

FÉMEK KORRÓZIÓJA Dr.Bajnóczy Gábor

GÉPSZERKEZETTAN - TERVEZÉS GÉPELEMEK KÁROSODÁSA

5. Laboratóriumi gyakorlat

Általános kémia vizsgakérdések

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Redox reakciók. azok a reakciók, melyekben valamely atom oxidációs száma megváltozik.

Reakciókinetika és katalízis

Tartalmi követelmények kémia tantárgyból az érettségin K Ö Z É P S Z I N T

Diffúzió. Diffúzió. Diffúzió. Különféle anyagi részecskék anyagon belüli helyváltoztatása Az anyag lehet gáznemű, folyékony vagy szilárd

Művelettan 3 fejezete

7. előadás

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

Az anyagi rendszer fogalma, csoportosítása

Kémiai alapismeretek hét

Elektrokémia a kémiai rendszerek és az elektromos áram kölcsönhatása

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

Katalízis. Tungler Antal Emeritus professzor 2017

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

ÁLTALÁNOS ÉS SZERVETLEN KÉMIA SZIGORLATI VIZSGAKÉRDÉSEK 2010/2011 TANÉVBEN ÁLTALÁNOS KÉMIA

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

Kinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Égés és oltáselmélet I. (zárójelben a helyes válaszra adott pont)

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés. BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék KORRÓZIÓ. Bevezetés a fémek korróziójába

Anyagismeret 2016/17. Diffúzió. Dr. Mészáros István Diffúzió

1. feladat Összesen: 18 pont. 2. feladat Összesen: 9 pont

Elektrokémia Kiegészítés a praktikumhoz Elektrokémiai cella, Kapocsfeszültség, Elektródpotenciál, Elektromotoros erı.

Reakciókinetika. aktiválási energia. felszabaduló energia. kiindulási állapot. energia nyereség. végállapot

Vízkezelés és korrózióvédelem az épületgépészetben. Vízellátás, csatornázás, gázellátás II március 12.

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

c A Kiindulási anyag koncentrációja c A0 idő t 1/2 A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

Építményeink védelme március 27. Acélfelületek korrózió elleni védelme fémbevonatokkal

Osztályozó vizsgatételek. Kémia - 9. évfolyam - I. félév

TALAJVÉDELEM XI. A szennyezőanyagok terjedését, talaj/talajvízbeli viselkedését befolyásoló paraméterek

Energia. Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia

HOMOGÉN EGYENSÚLYI ELEKTROKÉMIA: ELEKTROLITOK TERMODINAMIKÁJA

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Épületgépészeti csőanyagok kiválasztási szempontjai és szereléstechnikája. Épületgépészeti kivitelezési ismeretek szeptember 6.

Reakciókinetika és katalízis

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1997

4. változat. 2. Jelöld meg azt a részecskét, amely megőrzi az anyag összes kémiai tulajdonságait! A molekula; Б atom; В gyök; Г ion.

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

1. feladat Összesen 15 pont. 2. feladat Összesen 6 pont. 3. feladat Összesen 6 pont. 4. feladat Összesen 7 pont

9. Laboratóriumi gyakorlat NYOMÁSÉRZÉKELŐK

Követelmények: f - részvétel az előadások 67 %-án - 3 db érvényes ZH (min. 50%) - 4 elfogadott laborjegyzőkönyv

Reakció kinetika és katalízis

Orvosi Fizika 13. Bari Ferenc egyetemi tanár SZTE ÁOK-TTIK Orvosi Fizikai és Orvosi Informatikai Intézet

Elektrokémia. A nemesfém elemek és egymással képzett vegyületeik

Szakértesítő 1 Interkerám szakmai füzetek A folyósító szerek viselkedése a kerámia anyagokban

Légköri termodinamika

Alk.elkém. 3 ea vázlata

Diffúzió 2003 március 28

A TERMODINAMIKA I. AXIÓMÁJA. Egyszerű rendszerek egyensúlya. Első észrevétel: egyszerű rendszerekről beszélünk.

A korrózió elleni védekezés módszerei. Megfelelő szerkezeti anyag alkalmazása

FOK Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai tárgy kolokviumi kérdései 2012/13-es tanév I. félév

Radioaktív nyomjelzés

Atomerőművi dekontamináló berendezés gépész. Atomerőművi gépész

Többértékű savak és bázisok Többértékű savnak/lúgnak azokat az oldatokat nevezzük, amelyek több protont képesek leadni/felvenni.

A szonokémia úttörője, Szalay Sándor

Mérés és adatgyűjtés

A feladatok megoldásához csak a kiadott periódusos rendszer és számológép használható!

Általános kémia képletgyűjtemény. Atomszerkezet Tömegszám (A) A = Z + N Rendszám (Z) Neutronok száma (N) Mólok száma (n)

KÉMIAI ALAPISMERETEK (Teszt) Összesen: 150 pont. HCl (1 pont) HCO 3 - (1 pont) Ca 2+ (1 pont) Al 3+ (1 pont) Fe 3+ (1 pont) H 2 O (1 pont)

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 8. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:...

Alkalmazás a makrókanónikus sokaságra: A fotongáz

Rezgőmozgás. A mechanikai rezgések vizsgálata, jellemzői és dinamikai feltétele

REOLÓGIA, A KÖLCSÖNHATÁSOK ÖSSZESSÉGE

Makroszkópos tulajdonságok, jelenségek, közvetlenül mérhető mennyiségek leírásával foglalkozik (például: P, V, T, összetétel).

Elektromos ellenállás, az áram hatásai, teljesítmény

Dinamikus modellek felállítása mérnöki alapelvek segítségével

Átírás:

Dr. Bánhidi Olivér Egyetemi docens

Mi a korrózió? Több (értelmes) definíció is lehetséges: A fémek megdöbbent mérték tönkremenetele. A korrózió a szerkezeti anyagok és környezetük között lejátszódó kémiai, illetve elektrokémiai folyamatok következtében, a szerkezeti anyagok felületérl kiinduló károsodása. Ez az általános meghatározás fémes és nem-fémes szerkezeti anyagokra egyaránt vonatkozik. A korrózió mindig a szerkezeti anyag és a környezet határfelületén lejátszódó folyamatok eredményeként alakul ki, azaz heterogén kémiai, illetve elektrokémiai folyamatok eredménye. Az ilyen típusú folyamatokat rendkívüli mértékben befolyásolja a két fázis közötti határfelület tulajdonságai, szerkezete, azaz a határfelület kitüntetett szereppel bír. Emellett gyakran alapvet fontosságúak lehetnek a környezetben lejátszódó transzportfolyamatok, illetve a képzdött korróziós termékek tulajdonságai is. A korrózió következményei: Leromlanak a szerkezeti anyagok tulajdonságai A bellük készült gyártmányok alkalmatlanná válnak eredeti (tervezett) funkcióik ellátására Megváltozik (többnyire károsan) a tárgyak esztétikai megjelenése Berendezéseinkben, gépeinkben meghibásodások léphetnek fel, melyek üzemzavarokat, termeléskiesést okoznak. Az üzemzavarok sok esetben jelents környezetszennyezéssel is járhatnak. Jelentsen romlik a gépek és egyéb berendezések üzembiztonsága Mi okozza a korróziós jelenségek kialakulását? Szerkezeti anyagink túlnyomó többsége a természetben nem abban a formában fordul el, amelyben szerkezeti anyagként alkalmazzuk. Termodinamikai szempontból az általunk alkalmazott anyagok túlnyomó többsége abban a formában ahogy alkalmazzuk, instabil. A környezet komponenseivel reakcióba lépve az anyagok termodinamikailag stabilis állapotba igyekeznek.

A korrózió jeleit leggyakrabban a használati tárgy, berendezés vagy szerkezeti anyag felületi elváltozása alapján észleljük. A felületen észlelt eloszlás alapján megkülönböztetünk egyenletes és helyi, - a felület kisebb részére korlátozódó, - korróziót. Egyenletes korrózió pl. fémek magas hmérséklet oxidációs korróziója elmelegít, illetve hkezel kemencékben. Hasonló károsodást idéz el gyakran a légköri korrózió is. Egyenletes korróziót okoznak savak és lúgok is annak a fémnek a felületén melyet oldanak. Az egyenletes korróziót általában nem tekintik veszélyes korrózió-típusnak. A korrózió veszélyesebb formája a helyi korrózió, mert gyakran a felületnek csak egy kicsi, gyakran szabad szemmel alig látható részét érinti, azonban jelentsen megváltoztat(hat)ja az érintett szerkezeti anyag mechanikai tulajdonságait. A helyi korrózió egyik legveszélyesebb, viszonylag gyakran fellép formája a lyukkorrózió, (angolul pitting) melynél a felület nagyon kis részén alakul ki elváltozás, azonban tszer apró lukak formájában mélyen behatol az anyagba. Vannak fémötvözetek, melyekre a z un. kristályszerkezeti korrózió jellemz, a kristályközi, illetve a szelektív korrózió. A korróziós folyamat mechanizmusa szerint megkülönböztethetünk kémiai, elektrokémiai, vegyes vagy átmeneti korróziót. Csoportosíthatjuk a korróziót a támadó (korrodáló) közeg fajtája szerint is. Ez alapján beszélhetünk gázkorrózióról (pl. légköri, füstgáz okozta korrózió), illetve folyadékkorrózióról (oldat, olvadék által okozott korrózió). Feszültségkorrózió: tartós mechanikai feszültség hatása alatt a fémek a korrózív közegben rövidebb id alatt tönkremennek mint feszültségmentes körülmények között. A feszültségkorróziót a mechanikai igénybevétel, és a korrózió együttesen idézi el. Korróziós kifáradás: tartó, periodikus mechanikai igénybevételnek kitett szerkezetek tönkremenetelét, törését nevezzük kifáradásnak. Ciklikus igénybevétel esetén az anyag felkeményedik, a felület érdesedik, a felületen több az un. aktív centrum, ezért korrozív közeg jelenléte esetén nagyobb az oldódási sebesség. A kifáradás hamarabb következik be mint a közeg jelenléte nélkül. Eróziós és kavitációs korrózió: Eróziós korrózióról akkor beszélünk, amikor a fém tönkremenetelét elssorban a korrózív közeg és a fém egymáshoz képest bekövetkez elmozdulása, azaz a folyadék áramlása okozza. Fokozottan lép fel olyan helyeken ahol a folyadék áramlása turbulenssé válik (csszkületek, áramlási irány-változás. Kavitációs korróziót nagy sebességgel áramló, meleg htvíz rendszerekben tapasztalunk. Szkületeknél az áramlási sebességnövekedés, ill. az ezzel járó nyomáscsökkenés akkora lehet, hogy a meleg fémfelület egyes pontjain gzbuborék képzdhet, más helyeken a buborék megsznése ütés-szer igénybevétellel jár. Az ezek miatt kialakuló gödrök idvel egyre mélyebbek, nagyobbak lesznek, és kilukadáshoz vezetnek. A korrózió mértéke, idbeni változása, sebessége

A korrózió mértékének jellemzésére leggyakrabban a korróziósebességet használjuk, amit a korrodált anyag id-, és felületegységre vonatkoztatott mennyiségével adhatunk meg, azaz V = dn/(a*dt) Ez a definíció azonban csak egyenletes korrózió esetén használható. A lyukkorrózió mértékét a felületegységre es lyukak számával jellemezzük. A korrózió sebességének mértékegységei ennek megfelelen: g*m -2 *nap -1 ; mm*év -1 ; 1/m -2 a gyakorlatban A korrózió sebessége, - reakciókinetikai okok miatt, - idben gyakran változó. Fontos befolyásoló szerepe van a korróziótermékek szerkezetének, fajlagos térfogatának (a szerkezeti anyag fajlagos térfogatához viszonyítva), és anyagi minségének. Általánosságban a korrózió sebessége nhet, csökkenhet, illetve változatlan maradhat az id függvényében.

Ha a korróziós termékek a felületen maradnak, akkor tömegnövekedés segítségével; Ha a korróziós termékek eltávoznak a felületrl, akkor tömegcsökkenés segítségével; Ha a korróziós termékek között van gáz halmazállapotú komponens, akkor a gáz térfogat-növekedésén, illetve zárt, állandó térfogatú rendszer esetén a nyomásnövekedésen keresztül; Ha a korróziós folyamat reakciói és a kémhatás között egyértelm kapcsolat van, akkor a kémhatás változásának segítségével; Elektrokémiai korrózió esetében sokszor a korróziós áram mérése ad lehetséget a meghatározásra. A reakciósebességet a kémiai reakcióegyenlet figyelembe-vételével valamelyik komponens anyagmennyiségének (egységnyi térfogatú rendszer esetén a koncentrációnak) az id szerinti megváltozásával definiáljuk. Általános esetben a reakció elrehaladását a sztöchiometriai számoktól független un. reakciókoordináta () megváltozása, a reakciósebességet pedig ennek id szerinti differenciálhányadosa jellemzi: dξ = dn B /ν B V = dξ/dt = dn B /(ν B *dt) A tapasztalat szerint a reakciósebesség arányos a reakcióba lép komponensek adott hatványon vett koncentrációinak ( a hatványkitev általános esetben a komponens stöchiometriai száma a reakcióegyenletben) és k sebességi állandó szorzatával: V = dc B /dt = k*π(c B νb ) Fémek vizes közegben végbemen korróziós folyamataiban a koncentrációs tényez az oldat megfelel komponenseinek koncentrációját jelenti. Például: 2Fe 3+ + 3H 2 O Fe 2 O 3 + 6 H + reakció esetén a reakciósebesség: V 1 = k 1 *c Fe3+ 2 és V2 = k 2 *c H+ 6 Nagyhmérséklet gázkorrózió esetén a koncentrációk helyett pl. a velük arányos parciális nyomásértékek szerepelhetnek. A legtöbb kémiai reakció, így a korróziós folyamatok sebessége is nagymértékben függ a hmérséklettl. Az Arrhenius egyenlet szerint a kémiai reakciók sebesség állandója és a hmérséklet között az alábbi összefüggés érvényesül: d lnk/dt = H/RT 2 ; k = A*e -E/RT

Az exponenciális kifejezés hatványkitevjében lév energia-tagot aktiválási energiának nevezik (az aktivált komplex elmélet szerint helyesebb az aktiválási szabadentalpia kifejezést használni). A korrózió bonyolult mechanizmusú redoxi folyamat. Kémiai korrózió esetén a korrodáló szerkezeti anyag és a vele érintkez korrozív közeg komponensei között, - azaz a fázishatáron, - elektromos töltésátmenet nem következik be. Természetesen itt is a korrodálódó anyag oxidációjáról van szó, azonban ez az oxidáció nem jár elektromos töltések térbeli szétválásával. Kémiai korrózió a fémek savakban történ oldódása, a fémes szerkezeti anyagok gázokkal, - nedvesség kizárása mellett, - történ kölcsönhatása.!! "#$% A fém oxidációja, azaz a Me Me z+ + ze - folyamat száraz gázatmoszférában is lejátszódik, és a fématomok leadott elektronjait más nemfémes elemek, illetve atomcsoportok veszik fel, így oxidok, nitridek, szulfidok, kloridok, szilikátok képzdhetnek. Ezek közül legfontosabb az oxidképzdés. A legtöbb fém nincs termodinamikai egyensúlyban az oxigénnel, ezért az oxidáció lehetséges. Közönséges hmérsékleten korróziós mértékkel mérve a gyakorlatban használatos fémeken a száraz oxidáció sebessége igen kicsi, ezért elterjedt korrózióvédelmi eljárás a nedvesség eltávolítása. Az oxidáció sebessége a hmérséklet növelésével n, és néhány száz Celsius foknál gyorssá válik.

Az oxidációs folyamat kezdeti szakaszában szemmel, ill. mikroszkóppal alig látható, v. láthatatlan oxidrétegek képzdhetnek a felületen. A létrejöv fényinterferencia miatt már igen vékony rétegek is érzékelhetk elszínezdés formájában. A képzdött oxidréteg további korrózió elleni védképessége szempontjából igen fontos paraméter a korróziós termék térfogata. Ha ez kisebb mint a fématomok térfogata, akkor összefügg, - tehát jelents védhatással bíró, - réteg nem alakulhat ki a felületen. Ilyen réteg alakul ki az alkáli-, és alkáli-földfémek felületén. Ha azonban a korróziós termék térfogata nagyobb a fématoménál, akkor megvan a lehetség az összefügg, tömör védréteg kialakulására. Ez a megállapítás az un. Pilling Bedworth szabály. A védréteg kialakulásának lehetsége még nem jelenti azt, hogy ez az összefügg, pórusmentes, jó védhatású réteg valóban ki is alakul. Ezt a körülményt ugyanis még számos más tényez (pl. a fémrács hibái, a réteg tapadása a fémhez, a rétegben képzd húzó-, és nyomófeszültségek) módosíthatja. Ha túl nagy az arány, az is kedveztlen a réteg védkékességét illeten. A viszonyokat kvantitatíve jellemezhetjük az ún. BP aránnyal, ez az alábbiak szerint adódik: PB = V(ox)/V(fem) Ha ez az érték 1 és 2 között van, akkor az oxidréteg védképessége jó, ellenkez esetben pedig nem megfelel.

A képzd oxidréteg gyakran heterogén, bonyolult összetétel, az alkalmazott hmérséklettl is nagyban függ rendszert alkot. Az oxidrétegek idbeli változása szempontjából 3 f típust különböztethetünk meg: Logaritmikus görbe szerint végbemen rétegvastagodás. A réteg az alábbi ábra szerint növekszik az idben.

A vastagság növekedése egy kezdeti szakasz után nagymértékben lelassul. A kezdeti szakaszban létrejött réteg védtulajdonságai jók, és a további korrózió elhanyagolható lesz. A görbe kezdeti meredeksége és késbbi alakja az anyagi minségtl, a hmérséklettl és az oxigén nyomásától függ, de jellegét tekintve logaritmusos. Parabolikus görbe szerint végbemen vastagodáskor a kezdeti szakaszban kialakuló oxidréteg nem rendelkezik jó védtulajdonságokkal, az oxidáció a réteggel fedett felületrészeken is tovább folyik. A további oxidképzdésnél azonban a már meglév rétegen egyre nehezebben jutnak át az oxigén atomok és a fémionok, így a folyamat idben lassul, azonban a tönkremenetel még hosszú id után sem áll le.

Lineáris törvényszerség szerint végbemen vastagodáskor az oxidáció sebessége egyenletes, vagyis az elzleg végbement oxidáció a további folyamatot egyáltalán nem gátolja. Ilyen jelenséggel találkozhatunk pl. az oxidáció kezdeti szakaszán, vagy kevés oxigén jelenlétében, amikor a folyamat sebességét az oxigénnek a légtérbl történ egyenletes utánpótlási sebessége határozza meg. Katasztrofális oxidáció: A molibdén, vanádium és bór oxidációs atmoszférában való jelenléte sok fém igen gyors tönkremeneteléhez vezet. Oxidjaik olvadáspontja kisebb mint a többi fém oxidjaié, így megfolyásuk, ill. oldásuk miatt eltávolítják a reve-bevonatot és így csökkentik a védhatást. A vanádium fleg tüzelolajokban fordul el.

& A korróziónak, - a folyamat mechanizmusa alapján, - egy másik, rendkívül gyakori és nagyon veszélyes fajtája. Elektrokémiai korrózióról akkor beszélünk, ha a korrodáló szerkezeti anyag oxidációja és az oxidáló anyag redukciója térben (azaz a töltésátadás) legalább 1 atomátmérnyi méretben, - elkülönülve megy végbe. A térbeli elkülönülés természetesen makroszkópikus mérték is lehet. Az oxidáció és a redukció térbeli elkülönüléséhez elektromos vezetképességgel rendelkez folyadék, elektrolit (oldat, vagy só-olvadék) jelenléte elengedhetetlenül szükséges. A fémes szerkezeti anyag felületével érintkez elektrolit és a fém határfelületén elektromos kettsréteg, és ennek következtében elektromos potenciál alakul ki, azaz fémelektród(ok) jön(nek) létre. A kialakuló fémelektródon az alábbi egyensúly igyekszik beállni: Me Me z+ + ze - Erre az egyensúly a töltésátadás miatt az elektródpotenciál segítségével jellemezhet: ε = ε 0 + (R*T/z*F)*lnc Me z+

Ez az un. Nerst-Peters egyenlet minden fémelektródra (elsfajú elektród) jellemz. A fémek felülete mikroméretben általában inhomogén, - még a tiszta fémek esetében is. Elfordulhatnak a felüle-ten más fém szemcséi, nemfémes vegyületek, (oxidok, szulfidok, nitridek, stb.) zárványok formájában. Ezért a legtöbb esetben nem csak 1 hanem több fémelektród is kialakulhat a korrózív közeggel érintkez felületen. Bonyolítja a képet hogy a nemfémes jelleg, a fémes felületekhez képest kevésbé aktív, nemesebb felületrészeken un. gázelektródok is kialakulhatnak. Ilyen például a hidrogén-elektród, melynek egyensúlya, illetve elektródpotenciálja: ½ H 2 H + + e - ; e = e 0 + (RT/F)*ln c H + e Egy másik gyakori gázelektród az oxigén elektród. Ennek egyensúlyi folyamat, illetve elektródpotenciálja az alábbi: 4 OH - O 2 + 2 H 2 O + 4e - Leveg és nedvesség jelenléte esetén ennek kialakulásával szinte mindig számolni kell. Figyelembe-véve az oxigén fentebb felírt egyensúlyi reakcióját az oxigén elektród elektródpotenciálja az alábbiak szerint adódik:

Azaz: ε = ε 0 - (RT/F)*(ln c OH - + ¼*ln p O2 ) ε = 1,23 0,0591*pH + 0,015*lgp O2 [V] Amint az a fenti összefüggésbl is látható, az oxigén elektród elektródpotenciálja az oldat kémhatásának is a függvénye, és az összefüggés meredeksége (állandó oxigén nyomás mellett) megegyezik a hidrogén elektród meredekségével. & A fémek ionos alakban történ oldódási valamint az oxigén redukciója, illetve a hidrogén oxidációja mellett számos egyéb, a kémhatástól, függ oxidációs folyamat is lejátszódhat. Ilyen például a fémhidroxid csapadékok megjelenése. Vizes közegben a fémionok ugyanis meghatározott ph intervallumban oldhatatlan hidroxid-csapadékot képeznek. Ennek alapreakciója: Me z+ + zoh - Me(OH) z Ez a folyamat nem függ az elektródpotenciáltól, csak az oldat ph-jától. Kétérték fémionok esetében ez 25 0 C-on alakú. lgc Me z+ = 13,29 2*pH

Bizonyos körülmények között a fém oxidációjával egyszerre történhet az oldhatatlan vegyület képzdése, azaz az alábbi általános reakcióval: Me + zh 2 O Me(OH) z + z H + + z e - A folyamat során kialakuló elektródpotenciál a ph függvénye:

Vas esetén 25 0 C-on: ε = ε 0 + 2,303*(RT/F)*pH ε = 0,047 0,0591*pH [V] Összetett korróziós folyamatokban gyakran elfordul, hogy a már oldatba-ment fémion továbboxidálódik oldhatatlan vegyület képzdése közben. Ez egy kétérték fémion esetén az alábbiak szerint játszódik le: Me 2+ + 3H 2 O Me(OH) 3 + 3H + + e - A folyamatra jellemz elektródpotenciál a koncentrációnak és a ph-nak is függvénye: ε = (3*2,303*RT/F)*pH (RT/F)*lnC Me 2+ Az Fe 2+ ion esetében 25 o C-on: ε = 1,057 0,177*pH 0,0591*lgC Fe 2+ [v] '()$ "'*#$ % Az elz eladásokon már megismerkedtünk a fém és a vele érintkez vizes oldat (elektrolit) határfelületén lejátszódó folyamatok alaptípusaival. Láttuk azt is hogy ezek az elektrokémiai reakciók részben a komponensek koncentrációitól részben a közeg ph-jától is függenek. A fémes szerkezeti anyagok és a vizes közeg közötti kölcsönhatások tanulmányozásával információt nyerhetünk arra vonatkozóan hogy adott (elektród)potenciál és ph mellett milyen folyamatok végbemenetele lehetséges. Pourbaix és munkatársai voltak az elsk, akik vizsgálataik során a lehetséges potenciál és ph-értékek függvényében vizsgálták hogy milyen egyensúlyok alakulhatnak ki, k szerkesztettek un. potenciál ph diagramokat. Ezek az. Un Pourbaix diagramok információkat adnak arról, hogy adott körülmények között milyen folyamatok lehetségesek termodinamikailag, számíthatunk-e korrózióra, vagy esetleg a fém/fémötvözet nem hajlamos korrózióra. A Pourbaix diagramok szerkesztése termodinamikai adatokból történik. Felvetdik a kérdés, hogy milyen egyensúlyi koncentráció esetén mondhatjuk ki hogy a vizsgált szerkezeti anyag nem korrodál? Pourbaix ezt határt önkényesen 10-6 mól/liter egyensúlyi koncentráció értéknél húzta meg, azaz nem tekintjük korrózióra hajlamosnak a fémet/fémötvözetet az adott körülmények között, ha a fémmel termodinamikai egyensúlyban lév oldott állapotú korróziós termék koncentrációja <= 10-6 mól/liter, illetve korrodál a szerkezeti anyag, ha az oldott korróziós termék egyensúlyi koncentrációja > 10-6 mól/liter. Nézzük meg a vas egyszersített potenciál-ph diagramját! Ezen az egyszersített diagramon az alábbi tartományokat különböztethetjük meg: Az immunitás tartománya: ebben a potenciál ph tartományban a fémmel egyensúlyban lév, oldott állapotú korróziós termék koncentrációja < 10-6 mól/liter. A korrózió tartománya: ezen a területen a fémmel egyensúlyban lév, oldott állapotú korróziós termék koncentrációja > 10-6 mól/liter.

A passzivitás tartománya: termodinamikai szempontból lehetséges a korrózió, de a folyamatot valami gátolja, például a képzdött korróziós termék a felületen megtapadva megakadályozza a további fémoldódást. A vas részletesebb Pourbaix diagramját az alábbiakban láthatjuk: A diagramon az alábbi folyamatok ismerhetk fel: a -val jelzett vízszintes egyenes: Fe Fe 2+ + 2e - ε = - 0,44 + 0,0295 lgc Fe 2+

b -vel jelzett ferde egyenes: Fe + H 2 O Fe(OH) 2 + 2H + 2e - ε = - 0,047 0,059*pH c -vel jelzett ferde egyenes: Fe(OH) 2 + H 2 O Fe(OH) 3 + H + + e - ε = 0,271 0,059*pH d -vel jelzett ferde egyenes: FeO 2 H - + H 2 O Fe(OH) 3 + e - ε = - 0,81-0,059lgC FeO2H - e -vel jelzett ferde egyenes: Fe 2+ + 3 H 2 O Fe(OH) 3 + 3H + + e + ε = 1,06-0,177*pH + 0,059lgC Fe 2+ Egy másik példaként nézzük meg a Zn Pourbaix diagramját! A kissé részletesebb diagram:

A diagramról leolvasható fbb folyamatok: Zn Zn 2+ + 2e - ε = - 0,763 + 0,0295*lgC Zn 2+ Zn + 2 H 2 O Zn(OH) 2 + 2H + + 2e - ε = - 0,400 0,059*pH Zn + 2 H 2 O HZnO 2 - + 3H + + 2e - ε = 0,054 0,0886*pH + 0,0295*lgC HZNO2(-) Zn + 2 H 2 O ZnO 2 2- + 4H + + 2e - ε = 0,441 0,1182*pH + 0,0295*lgC ZnO2(2-) Zn 2+ + 2 H 2 O Zn(OH) 2 + 2H + 2pH = 12,26 - lgc Zn 2+ Zn(OH) 2 ZnO 2 2- + 2H + 2pH = 29,8 + lgc ZnO2(2-) Az Al Pourbaix diagramja: Az ábráról leolvasható fontosabb folyamatok: Al Al 3+ + 3e - ε = - 1,663 + 0,0197*lgC Al 3+ Al + 3H 2 O Al(OH) 3 + 3H + + 3e - ε = - 1,571-0,0591*pH 2 Al(OH) 3 Al 2 O 3 x 3H 2 O Al 3+ + 3H 2 O Al(OH) 3 + 3H + 3pH= 9,66 - lgc Al 3+

Al(OH) 3 AlO 2 - + H 2 O + H + ph = 10,64 + lgc AlO2 - Al + 2H 2 O AlO 2 - + 4H + + 3e - ε = - 1,262 0,788*pH - 0,0197*lgC AlO2 -