Uživatelské nástroje
Obsah
Korozní napadení
Korozní napadení kovu je možné posuzovat buď z hlediska typu napadení nebo podle charakteru napadení, kdy je důraz kladen na reakčnost agresivního prostředí.
Korozní napadení z hlediska typu
Koroze může napadat celou hmotu kovu nebo slitiny. Někdy se může projevit jen na povrchu nebo může porušovat některé složky struktury. Jde o následující typy korozního napadení:
Rovnoměrná koroze se rozvíjí více méně stejnou rychlostí na celém povrchu vystaveném působení korozního prostředí (obr.1a). Začíná se nejdříve projevovat na zvlášť aktivních místech (korozních centrech). Aktivita těchto míst je určována korozními podmínkami, přičemž počet korozních center je závislý na reaktivitě kovu za daných podmínek. Při velké vzájemné reaktivitě kovu a korozního prostředí a většinou i při vzniku rozpustných korozních zplodin, které dovolují přístup prostředí k povrchu kovu, je počet korozních center značný. Výsledkem je, že povrch je postupně rovnoměrně napadán. Rovnoměrná koroze je nejpříznivějším typem korozního napadení. Stříbro, měď, ocel a zinek jsou kovy, které jsou obvykle napadány rovnoměrně. Často jsou proto užívány jako referenční materiály pro klasifikaci korozní agresivity různých typů prostředí.
Nerovnoměrná a skvrnitá koroze se projevuje jen na určitých místech povrchu kovu (obr.1b). Začíná opět v korozních centrech. Těch je ale mnohem méně než v předcházejícím případě. Jsou-li tato místa z povrchu odstraněna, nebo je-li koroze na této části povrchu zpomalena (zmenšením aktivity korozního prostředí nebo nižší aktivitou kovu), rozšiřuje se korozní napadení do stran (skvrnitá koroze). Jednotlivé skvrny se postupně spojují a přecházejí na napadení rovnoměrné. Vlivem rozdílných vlastností kovu, složení korozního prostředí a korozních zplodin jakož i různého transportu korozního prostředí po povrchu přechází skvrnité napadení v nerovnoměrné. Příčinou nerovnoměrné koroze bývají i koncentrační články (nerovnoměrné provzdušnění), styk korozně odlišných kovů a teplotní rozdíly.
Důlková a bodová koroze se nejčastěji vyskytuje u pasivovaných kovů (obr.1c). Porušením pasivní vrstvy vznikají aktivní korozní centra. Korozně zasažena je sice jen malá část povrchu, a však napadení proniká hluboko do materiálu (pitting). Rychlost, s níž probíhá koroze na pasívním povrchu a v bodech je značně rozdílná. Konečným výsledkem může být až prokorodování materiálu. Vznik těchto napadení je podmíněn strukturální nehomogenitou povrchu kovu (vměstky), přítomností nečistot na povrchu, lokálním porušením pasivní ochranné vrstvy. Vliv má samozřejmě i korozní prostředí a vlastnosti korozních produktů. K bodové a důlkové korozi dochází především v roztocích obsahujících chlór, brom nebo jód a jejich soli (zejména halogenidy těžkých kovů nebo chlórany). Napadány jsou takto všechny kovy, zvláště nebezpečný je tento druh korozního napadení pro hliník a jeho slitiny a pro korozivzdorné oceli.
Mezikrystalová koroze se projevuje větší rychlostí koroze po hranách
zrn koroze vlastního zrna (obr.1d). Protože probíhá výhradně podél rozhraní zrn a proniká do značné hloubky popř. i celým průřezem, je doprovázena výrazným zhoršením mechanických vlastností kovů. Postupné porušování
soudržnosti postižených zrn se projevuje tím, že slitina ztrácí pevnost
i houževnatost a pozbývá kovového zvuku při úderu. V krajním případě ji lze
rozetřít na prášek (jednotlivá zrna). Mezikrystalovou korozí je ohrožena
zejména korozivzdorná ocel, niklové a hliníkové slitiny. Lze jí čelit vhodným složením slitiny.
<html>
<center> </html>
obr.1
<html>
</center> </html>
Transkrystalová koroze (stress cracking) na rozdíl od předcházejícího
typu probíhá v samotných zrnech (obr.1e). V materiálu se tak vytváří
síť značně rozvětvených trhlinek. Na rozvoj transkrystalového korozní napadení se podílí vnitřní pnutí a korozní prostředí. Tomuto koroznímu napadení
podléhá mosaz v parách amoniaku nebo austenitické oceli vlivem chloridů.
Transkrystalové korozní napadení stejně jako mezikrystalová koroze je značně nebezpečná, protože uniká běžnému vizuálnímu pozorování.
Podpovrchová koroze je charakteristická tím, že porušení vnitřku kovu bývá rozsáhlejší než porušení povrchu. Vzniklé korozní produkty mohou být spojeny s povrchem kovu nebo mohou tvořit podpovrchové pásmo bez zjevného spojení s povrchem. Korozní napadení zobrazené na obr.1f vzniká na povrchu v místech nejmenší korozní odolnosti. Povrchem se rozšiřuje do prostorné dutiny. S korozním napadením tohoto typu se setkáváme u korozivzdorných ocelí, hliníku a olova. Napadení na obr.1g. je charakteristické vznikem puchýřků pod povrchem kovů. Stěna puchýřků pod povrchem může prokorodovat, zaplnit se korozním prostředím. Korozní proces pak může probíhat na povrchu. Tento typ korozního napadení se vyskytuje u hliníku, hořčíku a jejich slitin ve vodě za vysoké teploty.
Selektivní napadení se vyskytuje u slitin s dvou a více fázovými strukturami (obr.1h). Korozní napadení se v tomto případě soustřeďuje jen na jednu fázi. Jestliže korodující fáze tvoří převážnou část struktury, bývá obvykle korozní napadení rovnoměrné. V případě, že korodující fáze je ve struktuře přítomná v menším množství, vzniká napadení selektivní. Aby došlo k selektivní korozi, musí mít korozní prostředí schopnost pronikat úzkými štěrbinami do kovu nebo pronikat méně napadanou fází. Selektivně mohou korodovat i fáze pod povrchem. Nejznámějším případem selektivní koroze je koroze probíhající u slitin měďi, nebo koroze konstrukčních ocelí v prostředí amoniaku.
Extrakční napadení je obdoba předcházejícího napadení. Při tomto napadení však dochází ke korozi jen jediné chemické složky slitiny. Napadení může být rovnoměrné nebo může rovnoměrně pronikat do materiálu. Místně mohou vznikat i důlky. Nejznámější případ extrakčního napadení je odzinkování mosazi.
Hodnocení korozního napadení podle charakteru
Rozvoj korozních dějů je podmíněn reaktivitou vlastního kovu a korozního prostředí. Velmi často mohou být určující pro rozvoji korozního procesu určité podmínky korozního prostředí nebo speciální materiálové kombinace.
Koroze a mechanické namáhání
V některých případech je korozní napadení v daném prostředí urychlováno mechanickým namáháním. Jde o kombinovaný proces vzájemného působení dvou degradačních činitelů, který zahrnuje dva základní mechanizmy:
Koroze za napětí - kombinovaný vliv koroze a napětí na rychlost korozního procesu. Vlivem pnutí v materiálu je koroze urychlována, ale probíhala by i bez jeho přítomnosti, avšak s nižší rychlostí.
Praskání korozí za napětí - kombinovaný vliv stálého nebo periodického mechanického namáhání a koroze. Korozní napadení bez současného mechanického namáhání neprobíhá.
Korozní praskání se vyskytuje u některých materiálů, speciálně slitin, vystavených mechanickému namáhání (např. napětí v tahu) a působení korozní ho prostředí. Příčina korozního praskání se vysvětluje buď na základě elektrochemické teorie (vznik místního korozního článku v materiálu) nebo napěťově sorpční teorií, která připouští oslabení kohezních vazeb mezi atomy na povrchu a tím snazší pronikání složek korozního prostředí do materiálu. Ke koroznímu praskání dochází u uhlíkových ocelí nebo slitin mědi exponovaných v prostředí s obsahem amoniaku.
Poměrně často je korozní praskání pozorováno u kovaru. Ke koroznímu praskání kovarových vývodů elektronických součástek může docházet vlivem špatné tepelné úpravy nebo kontaminací těchto vývodů chloridovými ionty (např. z pájecích prostředků). Korozní praskání lze odstranit výběrem vhodného materiálu. Není-li to možné, je nutné snížit namáhání vhodným tepelným zpracováním.
| Slitiny | Prostředí |
|---|---|
| hliníku | roztoky NaCl, mořská voda |
| mědi | roztoky a páry čpavku |
| zlata | solné roztoky, kyselina octová |
| hořčíku | venkovská a přímořská atmosféra |
| ocel uhlíková | mořská voda, čpavek |
Tab 1 Typická prostředí vyvolávající korozní prskání některých slitin
Korozní únava nastává, jestliže je materiál vystaven střídavému mechanickému namáhání a současně koroznímu prostředí. Rozdíl mezi korozním praskáním a korozní únavou spočívá v tom, že při korozní únavě je materiál vystaven střídavému napětí. Se stoupajícím počtem cyklů únavová křivka materiálu klesá, takže k lomu může dojít i pod mezí únavy (obr.2). Trhlinky vznikající při korozní únavě jsou obvykle transkrystalové a mohou se větvit.
Ostatní formy kombinovaného korozního namáhání jsou odvozeny od předchozích základních typů a patří sem:
Vibrační koroze (frettingová) nastává, jestliže dva povrchy jsou v vystaveny oscilaci při nízké amplitudě (obr. ). Mechanizmus tohoto znehodnocení v sobě zahrnuje jak složku chemickou tak mechanickou. Předpokládá se, že v místě styku ploch vznikají studené sváry, které se při kmitání porušují. Tím se styková místa ohřívají, což vyvolává oxidaci kovu. Odlišnost vibrační koroze od opotřebení (vyvolaného jednosměrným třením) je v relativně malé dráze pohybu a stálém vzájemném styku třecích ploch. Častým místem vibrační koroze jsou např. šroubové, nýtované a čepové spoje u leteckých konstrukcí. Výraznou měrou se na vibrační korozi podílí vlhkost. Její zvýšení způsobí zpravidla snížení vibrační koroze. Vysvětluje se to vznikem mazacího filmu vytvořeného adsorbovanou vodou. Vibrační namáhání se může uplatnit v korozním procesu i jiným způsobem. Např. u kontaktů v důsledku vibračního pohybu dochází k otírání povlaku kontaktu. Obnažené části tak mohou v korozním prostředí snadno oxidovat. Časem se oxidační produkty akumulují do periferii mikroskopických smykových zón, kde narůstají a tak vyvolávají změnu kontaktního odporu.
Kavitace je děj na přechodu mezi korozí a čistě mechanickým opotřebením. Příčinou kavitace je tvorba a zánik plynných nebo parních bublin v souvisle proudící kapalině. Vlastnímu kavitačnímu opotřebení předchází určitá inkubační doba, na kterou má vliv elektrochemická koroze. Určujícím činitelem kavitačního napadení je opakující se mechanický ráz při zániku bublin. S kavitačním opotřebením se setkáváme např. u lopatek vodních turbin, čerpadel nebo lodních šroubů. Kavitace se projevuje nepříznivě nejenom z korozního hlediska, ale i nepříznivými zvukovými efekty. Ochrana proti kavitaci je založena na použití materiálů s dostatečnou pevností a tvrdostí.
Koroze za speciálních podmínek
Štěrbinová koroze nastává v místech rozdílné koncentrace korozního prostředí jako jsou např. přírubové spoje, místa nýtování apod. Příčinou štěrbinové koroze mohou být i depozity usazené na povrchu. Vlivem zhoršeného pohybu korozního prostředí dochází k tomu, že ve štěrbině je rozdílná koncentrace iontů v elektrolytu, nebo že je rozdílný obsah kyslíku ve štěrbině a mimo štěrbinu. To vede ke vzniku koncentračních článků. Mechanizmus štěrbinové koroze je zřejmý z obr.4. V počátečním stadiu je kov v provzdušněné části oxidován např. Cl ionty na Me+ a kyslík redukován OH-. V dalším stadiu na narůstá v místě štěrbiny koncentrace chloridových a vodíkových iontů. Ve štěrbině se začne měnit pH a koroze začne narůstat. Se štěrbinovou korozí se setkáváme u většiny kovů, ale častější se vyskytuje u kovů, které jsou chráněny přirozenou oxidovou vrstvou jako např. nerez ocel, hliník a nikl. Výrazně štěrbinovou korozi urychluje chlorid sodný.
Nitková koroze má obdobný mechanizmus jako štěrbinová koroze. Setkáváme se s ní ponejvíce u kovů chráněných organickými povlaky. Pórem v povlaku proniká korozní prostředí ke kovu. Jeli v tomto místě menší adhezní síla mezi povlakem a povrchem kovu, začne se korozní prostředí hromadit a vytvářet korozní produkty. Jestliže je průnik korozního prostředí do takto vzniklého puchýře intenzivnější, korozní produkty narůstají a vlivem velké ho tlaku povlak praská. Jednotlivé nitky narůstají do šíře a napadení přechází na nerovnoměrné.
Bimetalická koroze (galvanická) vzniká při těsném kontaktu dvou rozdílných kovů. Ve vlhkých podmínkách mohou tvořit tyto kovy galvanický článek, kde méně ušlechtilý kov bude korodovat. Bimetalická koroze může probíhat také mezi kovem a jiným elektricky vodivým materiálem, např. grafitem. Korozní napadení během bimetalické koroze závisí na mnoha faktorech. Jestliže je rozdíl potenciálů mezi kovy malý, bude i koroze malá. Jako příklad lze uvést systém měď nikl. Dalším faktorem majícím vliv na bimetalickou korozi je velikost exponované plochy. Jestliže je plocha méně ušlechtilého kovu v porovnání s ušlechtilým kovem malá, bude relativní úbytek korozně napadnutého materiálu značný. Třetí faktor ovlivňující bimetalickou korozi je tenká vrstva vlhkosti soustředěná do oblasti kontaktu mezi kovy.
Koroze v pórech a trhlinkách je speciálním případem bimetalické koroze u kovových povlakových systémů. Póry, které představují místní přerušení celistvosti povlaku jsou nebezpečné zejména tehdy, zasahují-li až k podkladovému materiálu. Agresivní prostředí může v takovémto případě působit na podklad a iniciovat vznik galvanických článků. Výsledkem tohoto procesu jsou korozní produkty, které nejdříve zaplní póry a postupně se dostanou až na povrch. Důležitou roli v rozvoji tohoto korozního děje hraje relativní vlhkost a materiál podkladu. Při relativních vlhkostech pod 50 % oxidy pod kladu (např. Cu2O, NiO) obvykle již nereagují na sirníky a do jisté míry pór pasivují. Naopak při vyšších relativních vlhkostech může docházet za určitých okolností ke vzniku galvanických mikročlánků přímo na povrchu a korozní rozrušení ochranného povlaku může být urychleno. U povlaků z drahých kovů jako je např. Au, Rh a Ru je koroze v pórech a trhlinkách dominantním degradačním procesem. Počet pórů a jejich velikost závisí na tloušťce povlaku, drsnosti povlaku, jakosti předběžných úprav, režimu pokovení.
Plížení korozních produktů po povrchu je korozní děj charakteristický pro některé korozní produkty, především Ag2S a Cu2S. Na nepokovených místech mají tyto produkty schopnost při určité relativní vlhkosti přelézat z místa vzniku na povlaky ušlechtilých kovů.
Rychlost plížení korozních produktů závisí na složení korozní atmosféry. Tak např. korozní produkty CuSn6 mohou v prostředí s H2S + Cl2 překonat vzdálenost 0,5 mm k Au za 10 h, kdežto v agresivním prostředí pouze s H2Sto trvá až 500 h. K potlačení plížení korozních produktů mědi se používá niklová mezivrstva.
Koroze vyvolaná malými částečkami prachu je zvláštní případ koroze, kdy koncentrace škodlivých plynů je nízká a přesto může probíhat např. na povrchu povlaku významný korozní proces. Hlavní roli zde hrají prachové částice, které mohou absorbovat vlhkost ze vzduchu, rozpouštět se a vytvářet na povrchu koncentrované roztoky agresivních elektrolytů (obr.5). Nerozpustné částice naopak mohou část povrchu stínit a tak iniciovat vznik korozních článků s diferenční aerací.
Nástroje pro stránku
