A korróziósebesség csökkentése

A korróziósebesség, azaz az anódos részfolyamat sebessége sokféle módon befolyásolható. Mindazon hatások érdekesek ebbôl a szempontból, amelyek a polarizációs görbe alakját meghatározzák, ill. megváltoztatják. Ilyen pl. maguknak az elektródreakcióknak a megváltoztatása; keverés vagy áramoltatás, ha a diffúziós folyamatok is szerepet játszanak az elektródreakció mellett; külsô áramnak az elektródra kapcsolása; inhibitorok jelenléte; a fellépô reakciótermékek hatása; az elektród felületén kialakult védôréteg megváltozása; az oxigénellátás megváltozása, amely nyilvánvalóan befolyásolja a depolarizációs reakciót; a hômérséklet megváltozása stb.

Vizsgáljuk meg ezek közül azt a két fô esetet, amikor az elektród nem tiszta fém, hanem homogén vagy heterogén ötvözet (tehát homogén vagyy heterogén keverékelektródról van szó, ahol egynél több szimultán elektródreakció játszódik le), valamint azt az esetet, amikor az elektródra külsô áramot kapcsolunk, úgyszintén röviden a korróziógátló inhibitorok hatását.

Homogén keverékelektródon az egyes részáramsûrûségek az egész elektródfelületen azonosak. Ez azt jelenti, hogy a helyi anódos és katódos részáramsûrûségekre

53.

Az elektród tehát úgy viselkedik, mintha tiszta, homogén felületû elektród lenne.

Heterogén keverékelektródon az anód és a katód felülete nem egyenlô, így az egyes helyi részáramsûrûségek nem azonosak az egész elektródfelületen,

54.

bár a részáramsûrûségek összegei – így az áramerôsségek is – azonosak:

Ez a helyzet felléphat akkor is, ha homogén ötvözetrôl (szilárd oldatról) van szó, de a mindig meglévô megmunkálási heterogenitások miatt a felület egyes részei fizikailag nem teljesen azonosak, a felület így nem teljesen homogén. Az ilyen ötvözetekkel kapcsolatos korróziós folyamatokat értelmezi a tiszta M₁-re, ill. a kis mennyiségû M₂-t tartalmazó M₁–M₂ heterogén ötvözetre vonatkozó sematikus 11. ábra. Az ábrán látható, hogy a tiszta M₁-en végbemenô folyamatnak megfelelô anódos és katódos polarizációs görbék alapján beáll az E_mix,1=E_korr,1 keverékpotenciál, ill. az ehhez tartozó viszonylag kicsi j_korr,1 korróziós áramsûrûség; az M₁ korróziósebessége tehát kicsi.

11. ábra

Ha az M₁–M₂ heterogén ötvözet van jelen, és az M₂-nek megfelelô felületre a hidrogén leválási túlfeszültsége kisebb (tehát a hidrogén kevésbé negatív, azaz pozitívabb potenciálon válik le), mint az M₁-en, az M₂ oldódásához tartozó hidrogénleválási folyamat katódos polarizációs görbéje az M₁-hez tartozó hidrogénleválási folyamat polarizációs görbéjénél pozitívabb potenciálokon fog haladni. Ezért a keverékpotenciál pozitívabb polarizációs potenciálnál áll be, így az ehhez tartozó j_korr,2 nagyobbá válik, mint j_korr,1 volt. A M₁ korróziósebessége (oldódási sebessége) tehát megnô.

A rendszerben az ötvözet felületének M₁ részei anódossá, M₂ részei katódossá válnak, és a létrejött lokális galvánelem mûködése közben az M₁ kevésbé nemes (negatívabb standard elektródpotenciálú) fém oldatba megy. Ezt csak akkor lehetne megakadályozni, ha az M₁ kevésbé nemes fém teljes felületét befedné egy nemesebb M₂ fémbôl álló pórusmentes réteg. Ha azonban ez a réteg mechanikai hatásokra megsérülne, a sérülés helyén újból a kevésbé nems fém oldódna. Ezért célszerû fémes korrózióvédô rétegként a védendônél kevésbé nemes (negatívabb standard poteciálú) fémet választani, ill. olyat, amin a hidrogénleválás túlfeszültsége nagyobb (tehát amelynél a hidrogén negatívabb poteciálon válik le, mint a védendô fémen).

A korróziót, azaz a fém oldódásának sebességét ugyan a heterogén keverékelektródon kialakuló lokálelemek által termelt összes áram erôssége (ill. sûrûsége) adja meg, ez azonban nemcsak a létrejött potenciálkülönbségtôl függ, hanem a vizes oldat elektromos vezetésétôl is. Jól vezetô oldatok esetén általában nagyobb mérvû a korrózió, mint tiszta vízben.

Ha a fém-, ill. ötvözetelektródra külsô áramot kapcsolunk, a korróziósebesség megváltozik. A viszonyokat sematikusan a 12. ábra mutatja be. Külsô áram nélkül a létrejövô keverékpotenciálhoz tartozó j_korr áramsûrûség, ill. ennek megfelelô mértékû korróziósebesség, fémoldódás lép fel. Ha külsô áramforrásból az elektródot j_küksô,an áramsûrûséggel anódosan polarizáljuk, j_korr megnô, j_korr,an értéket vesz fel, amihez a jóval pozitívabb E_korr korróziós potenciál tartozik. Külsô árammal történô anódos polarizáció tehát megnöveli a korróziósebességet (ha nem lép fel passzivitás). Ha viszont j_{külsô, kat} nagyságú áramsûrûséggel katódosan polarizáljuk az elektródot, a létrejövô j_korr,kat kisebb lesz, mint a külsô áram nélüli állapotnak megfelelô j_korr.

12. ábra

Külsô árammal történô katódos polarizáció tehát csökkenti a korróziósebességet. Megfelelô mértékû katódos polarizációval a korróziósebesség zárusra is csökkenthetô. Ez a külsô áramforrással történô, ún. aktív katódos védelem elvi alapja. Megvalósításánál természetesen mindig ügyelni kell egyéb szempontokra is (pl. hogy a viszonylag nagy áramsûrûség ne keltsen más tárgyakra korrózióveszélyes kóboráramokat, vagy a katódfolyamat ne rongálja a fémet, ami a vasnál és az acélnál ugyan mindig fennáll, de más fémeknél, pl. ólomnál már kémiai hatások következtében nem, s.í.t.).

A korróziós inhibítorok hatásmechanizmusa az, hogy vagy közvetlenül magának az anódos oldódásnak a folyamatát (anódos inhibitorok), vagy pedig a vele kapcsolt katódfolyamatot gátolják (katódos inhibitorok). Az anódos inhibitorok fôként oxidációs úton,
oxidréteg képzésével vagy adszorpciós úton fejtik ki hatásukat és akadályozzák meg az anódos oldódást. A katódos inhibitorok fôként úgy fejtik ki hatásukat, hogy a hidrogénleválás túlfeszültségét növelik meg (pl. adszorpciós úton s.í.t.), és így akadályozzák a katódfolyamatot (aminek következtében a vele kapcsolt anódfolyamat, a korróziós feloldódás sem tud végbemenni), vagy oldhatatlan záróréteget képezve gátolják az elektronkilépést.

Az inhibitorok nagyon sokfélék lehetnek, és hatásmechanizmusuk és hatásosságuk is nagyon sok körülménytôl függ, olyannyira, hogy bizonyos körülmények között (pl. anódos inhibitornál túl kicsi mennyiségben, ill. bizonyos anyagok jelenlétében s.í.t.) ellenkezô hatást is kifejthetnek, vagy ha a katódos inhibitor mennyisége a szükségesnél nagyobb, semmivel sem fejt ki jobb hatást. Megválasztásuknál és alkalmazásuknál ezért igen megfontoltan kell eljárni.

A fémek oldódása – spontán vagy külsô áram hatására – nem mindig káros, korróziós folyamat. Valójában fémoldódási folyamatok mennek végbe a fémek pácolásakor, maratásakor, elektrokémiai polírozásakor és az elektrokémaiai úton történô technológiai anyagmegmunkálásoknál is, amelyeknek elvei megegyeznek a fentebb elmondottakkal, csak a amegvalósítás körülményei (depolarizátorok minôsége, a közeg minôsége, összetétele, hômérséklete, az áram nagysága, az elektródok kiképzése, alakja, mérete s.í.t.) különbözôek, az adott célnak megfelelôen megválasztottak.