Wat is corrosie?
Maar wat is corrosie? In eerste instantie is het duaal. Corrosie wordt namelijk wel eens bewust gebruikt om esthetische redenen, omdat de heldere rood-oranje kleur perfect past als tuindecoratie bijvoorbeeld. De keerzijde van de medaille is dat deze de structurele integriteit van constructies en de functionaliteit van bijvoorbeeld elektrische componenten aantast.
Een dichter zou corrosie als een destructieve maar fraaie natuurkracht kunnen beschrijven. Wij, als wetenschappelijke deskundigen op dit gebied, willen u echter een meer praktische introductie tot het verschijnsel geven. Nadat u de volgende 382 woorden hebt gelezen, zult u een beter begrip hebben van zowel het begrip natte corrosie (in aanwezigheid van een elektrolyt) als van de manier waarop corrosie kan worden voorkomen.
In de natuur komen metalen (bijvoorbeeld ijzer) voor in hun meest stabiele vorm. Bij de meeste metalen, met uitzondering van de meest edele, is dit in ertsvorm (geoxideerde toestand). Als een metaal uit zijn erts wordt gewonnen, is er energie nodig en wordt het dus in een hogere energietoestand gebracht. De natuur streeft naar de laagste energietoestand, waardoor metalen de neiging hebben om te gaan oxideren.
Natte corrosie: hoe ontstaat het?
Natte corrosie is een elektrochemisch proces. Als we het voorbeeld nemen van ijzer (Fe) in contact met zuurstofhoudend water: een aantal Fe-atomen zullen oxideren tot Fe2+ waarbij telkens 2 elektronen in het materiaal achterblijven totdat een evenwicht is bereikt (zie vergelijking [1]). Het metaal heeft een bepaalde potentiaal gekregen. Wanneer elektronen van het metaal worden verwijderd of ionen van het oppervlak worden verplaatst, wordt de reactie naar rechts gedreven (oxidatie). Wanneer er te veel Fe2+ ionen zijn of te veel elektronen in het metaal, wordt de reactie naar links gedreven (reductie/metaalafzetting).
Hoe elektronen worden verbruikt
Elektronen kunnen op verschillende manieren worden verbruikt, voorbeelden van kathodische reacties waarbij elektronen worden verbruikt zijn:
- In zuur milieu (belucht): O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O
- In alkalisch milieu (belucht): O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
- In zuur anaeroob milieu: 2H+ + 2e- → H2(g)
- Andere
Dit is bijvoorbeeld de reden waarom ijzer oxideert (roest) in contact met zuurstofhoudend water, of waarom metalen corroderen in een zure omgeving.
Corrosie kan alleen plaatsvinden wanneer er een gesloten elektrisch circuit is (de corrosiecel) tussen een anode, waar de oxidatie plaatsvindt (d.w.z. roesten van staal) en de kathode, waar de reductiereactie plaatsvindt (verbruik van elektronen). Anode en kathode kunnen kleine gebieden van dezelfde metaalplaat zijn (door verschillen in microstructuur, interne spanningen, ...) of het kunnen verschillende metalen zijn die in elektrisch contact met elkaar staan. Een elektrolyt is nodig om de elektrische kring te sluiten door middel van ionentransport tussen anode en kathode.
Het proces van natte corrosie: 4 verbindingsmechanismen
Samengevat zijn er 4 verbindingsmechanismen nodig om het natte corrosieproces in stand te houden:
- Anodische reactie/oxidatie
- Elektronentransport
- Kathodische reactie/reductiereactie
- Ionentransport/oplosbaarheid
Hoe vermijd je corrosie?
In het kader van strategieën om corrosie te voorkomen moet ten minste één van de vier verbindingsmechanismen worden verwijderd of geblokkeerd. Zodra het elektrische circuit wordt onderbroken stopt het corrosieproces.
Voorbeelden van zulke strategieën zijn:
- Coatings of filmvormende inhibitoren: door een barrière te vormen tegen het elektrolyt kunnen anodische/kathodische reacties niet plaatsvinden
- Waterbehandelingsproducten: anodische of kathodische inhibitoren remmen respectievelijk de anodische of kathodische reactie af
- Wegnemen van het elektrolyt: bijv. klimatiseren van de ruimte om condensatie te voorkomen, ...
- Wegnemen van het elektrisch contact tussen anode/kathode: bijv. galvanische scheiding van ongelijke metalen onderdelen
U heeft nu een eerste kennismaking gehad met het concept corrosie. Corrosie is een fascinerende materie waar u ongetwijfeld meer over wilt weten. METALogic biedt daarom, online of op locatie, diepgaande cursussen aan die toegespitst zijn op uw specifieke vragen.
