Coroziunea Materialelor

1. Definitie

Coroziunea este o deteriorare electrochimica a metalelor datorata reactiilor chimice cu mediul inconjurator.

Pagubele datorita coroziunii sunt adesea legate nu numai de pierderile de metal ci si de scoaterea din functiune a unor instalatii intregi,pentru a caror prelucrare si montare se cheltuieste mai mult decat costul materialului din care sunt facute.

In timp ce materiale mai noi si mai bune sunt create in continuare ,acest progres este compensate,in parte de o actiune a mediului mai agresiva. Problema aceasta este agravata de faptul ca, coroziunea este un fenomen complex. Poate lua multe forme diferite iar rezistenta la coroziune a materialelor unui avion se poate schimba radical cu doar o mica schimbare de mediu.

2. Clasificare

Fenomenele de coroziune sunt de obicei extrem de complexe şi apar sub cele mai diferite forme, motiv pentru care, o clasificare riguroasă a tuturor acestor fenomene nu este posibilă, între diferite clase existând intrepătrunderi.

Clasificarea coroziunii: dupa mecanismul procesului de distrugere:

1.Coroziunea chimică

- distrugerea metalului în gaze uscate, lichide organice, soluţii de materiale anorganice, ce nu conduc curentul electric (nepolare).

- oxidarea metalelor la temperaturi înalte (în timpul forjării, tratamentelor termice).

- oxidarea rezistenţelor electrice, cazanelor şi arzătoarelor în contact cu gazele de ardere.

- distrugerea metalelor în contact cu gazele industriale.

2. Coroziunea electrochimică

- este însoţită de trecerea curentului electric prin metalul sau aliajul corodat.

- are loc la contactul diferitelor metale între ele în acelaşi mediu agresiv (fiecare metal are un anumit potenţial electrochimic).

- pe suprafaţa metalului pur în contact cu soluţii de electroliţi, topituri de săruri, pelicule de umezeală sau pe suprafeţele metalelor aflate în atmosferă sau în sol, se formează pile electrice.

a. După mediul în care se produce:

1. Coroziunea atmosferică – în atmosferă.

2. Coroziunea subterană – în sol.

3. Biocoroziunea – în medii ce conţin organisme vii.

4. Coroziunea prin curenţi de dispersie – în câmp electric.

c. După combinarea cu alte tipuri de distrugere:

1. Coroziunea sub tensiune statică. (Ex.- tensiuni de întindere-răsucire).

2. Coroziunea în condiţii de oboseală. – se produce la solicitări alternative cu anumite frecvenţe.

3. Fisurarea corozivă – reprezintă o accelerare a coroziunii, ca urmare a acţiunii unor eforturi mecanice de tensionare, rezultate în urma prelucrărilor mecanice sau a tratamentelor termice.

4. Coroziunea erozivă – se produce când lichidul coroziv are viteză mare şi distruge peliculele protectoare pe cale mecanică, acţionând simultan pe cale electrochimică asupra metalului

5. Coroziunea în condiţii de cavitaţie – peliculele protectoare şi metalul se distrug în cea mai mare parte sub acţiunea lichidului. (Ex.- elice navale).

d. După aspectul distrugerii

1. Coroziune continuă. – când întreaga suprafaţă metalică a avut de suferit în urma acţiunii mediului agresiv; poate fi uniformă când viteza procesului coroziv a fost constantă şi neuniformă pentru viteze diferite pe diverse suprafeţe ale metalului.

2. Coroziune locală – când distrugerea corozivă se concentrează de preferinţă pe anumite suprafeţe fără a atinge simţitor şi alte suprafeţe. După gradul de concentrare coroziunea locală produce:

- pete de coroziune – porţiuni relativ mari şi de adâncime mică.

- plăci de coroziune – suprafeţe relativ mici dar de adâncimi mai mari.

- puncte de coroziune (Pitting) - concentrate pe suprafeţe mici, de 0,1÷0,2 mm2 dar profunde (adânci).

e. După caracterul distrugerii în raport cu structura metalului

1. Coroziune intercristalină – când se propagă în interior prin distrugerea limitelor dintre grăunţi. Produsele de coroziune slăbesc coeziunea internă a metalului încât pierderi mici duc la scăderi mari ale rezistenţei mecanice (Ex.- aliaje de aluminiu,

2. Coroziune fisurantă – datorată acţiunii simultane a mediului coroziv şi a solicitării la întindere. Se răspândeşte intercristalin şi transcristalin pe direcţiile eforturilor maxime.

3. Coroziunea selectivă – distruge aliajul prin trecerea în soluţie a unui component şi prin acumularea la suprafaţă a celorlalte elemente (Ex.- Alama în mediu acid suferă dezincare în cadrul căreia Zn trece în soluţie iar pe suprafaţa pieselor rămâne Cu.).

4. interior sub un strat aparent nealterat.

Reactii electrochimice ale coroziunii

- Coroziunea în acizi. Dizolvarea metalelor în soluţii acide apoase se petrece cu degajare de hidrogen gazos şi formarea sărurilor corespunzătoare. De exemplu când metale ca Zn, Fe pur sau Al sunt introduse într-o soluţie de HCl reacţiile chimice corespunzătoare sunt date de ecuaţiile:

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 (9.5)

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (9.6)

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 (9.7)

- Clorurile formate sunt solubile şi se găsesc în soluţie sub formă de ioni independenţi; cantitatea de H2 degajată este proporţională cu valenţa metalului care se corodează.