Korroosio

Korrosoitunutta rautaa eli ruostetta.

Korroosio(taisyöpyminen) on ympäristön vaikutuksesta tapahtuvaa materiaalin muuttumista käyttökelvottomaan muotoon. Vahingoittuva materiaaliliukeneetai muuten reagoi ympäristön aineiden (ilma, neste, maa-aines,auringonvalojne.) kanssa. Korroosion taustalla onkemiallinentaisähkökemiallinen ilmiö,mutta ympäristö voi vaikuttaa myös mekaanisesti korroosioilmiön syntymiseen ja nopeuteen.

Korroosio voidaan jakaa useisiin eri muotoihin ja niiden jaottelu vaihtelee lähteestä riippuen. Eräässä jaottelussa korroosio on jaettuyleiseenjapaikalliseen,joista paikallinen korroosio aiheuttaa usein odottamattomia vaurioita. Erilaisia korroosiomuotoja ovat edellä mainittujen lisäksi esimerkiksimikrobiologinen korroosio,kavitaatiokorroosio,saostumakorroosio,hitsikorroosiosekäkerroskorroosio.

Yksinkertainen esimerkki korroosiosta onraudanhapettuminenrautaoksideiksi, eli raudanruostuminen.Myösjalometallientaipumus muuttaa väriä esimerkiksi käsittelyn jälkeen on korroosiota. Tämän lisäksi muun muassakuparinvihertäväksipatinoitunuttai tummentunut pinta on seuraus kuparin korroosiosta. Kuparin tummuminen toisaalta suojaa kuparia lisähapettumiselta, eli tämä on usein toivottu ja odotettu ominaisuus, eikä sitä voida täten pitää korroosiona. Samoin onalumiininkanssa; puhdas alumiini alkaa välittömästi hapettua ilman vaikutuksesta ja saa suojaavan alumiinioksidipinnoitteen.

Sähkökemiallinen korroosio

Esimerkki metallin, tässä raudan, korroosiosta.

Erityisestimetallienkohdalla korroosio on yleensä sähkökemiallinen prosessi. Sähkökemialliset ilmiöt edellyttävätvaraustenkuljetuskanavan (elektrolyytin) olemassaoloakatodinjaanodinvälillä. Korrosoituva materiaali muodostaa yleensä katodin ja joskus myös anodin; elektrolyyttinä toimii materiaalin pintaa vasten oleva neste.

Korroosiota aiheuttavat kemialliset reaktiot voidaan jakaa anodilla tapahtuvaanhapettumiseenja katodilla tapahtuvaanpelkistymiseen.Anodilla metalliatomille M tapahtuvia kemiallisia reaktioita on pääasiassa kolmea tyyppiä:

M(s) → M^z+(aq) + ze^-(s)

M(s) + zH₂O (aq) → M(OH)_z+ zH⁺(aq) + ze^-(s)

M(s) + zH₂O (aq) → MO_z^z-+ 2zH^-(aq) + ze^-(s)

kun z on siirtyneiden metallin valenssielektroneiden määrä. Tyypillisiä katodilla tapahtuvia reaktioita ovat:

O₂(g) + 2H₂O (aq) + 4e^-(s) → 4OH^-(aq)

2H₂O + 2e^-→ H₂+ 2OH^-

O₂+ 4H⁺+ 4e^-→ 2H₂0

2H⁺+ 2e^-→ H₂

Näistä kaksi ensimmäistä esiintyvät neutraaleissa tai emäksisissä ympäristöissä, kaksi jälkimmäistä happamissa.

Eroosiokorroosio

Monien materiaalien korroosionkestävyys perustuu kokonaan tai osittain aineen pinnalle hapettumisen myötä syntyvän oksidin suojaavaan vaikutukseen. Eroosiokorroosiossa kaasun tai nesteen nopea virtaus aineen pinnalla pyrkii kuluttamaan suojaavan oksidikerroksen pois ja siten kiihdyttämään korroosiota.

Herkistyminen

Metallit voivat altistua korroosiolleherkistymisenkautta. Ruostumattomalle teräkselle herkistymisen aiheuttaa hidas jäähtyminen lämpötilavälillä 500–900°C,mikä voi johtua esimerkiksihitsauksesta.Sen seurauksena korroosiota estävä seosaine,kromi,muodostaa hiilen kanssa kromikarbideja raerajoille. Toisaalta syntyy kromista köyhtyneitä vyöhykkeitä, jotka ovat alttiita korroosiolle.

Katso myös

• Galvaaninen korroosio
• Rakokorroosio
• Korroosion estäminen
• Metallien sähkökemiallinen jännitesarja

Lähteet

• Duquette, D.:Electrochemical Principles of Corrosion,Encyclopedia of Materials, Elsevier, Oxford, 2001.
• Korroosiokäsikirja, Kunnossapidon julkaisusarja N:o 12, 2004,ISBN 951-97101-7-5.
• Aromaa, J.: Korroosionestotekniikan Perusteet, Teknillisen korkeakoulun materiaalitekniikan julkaisuja, Espoo, 2005.ISBN 951-22-7829-4.
• Shreir, L.L.; Jarman, R.A.; Burstein, G.T.: Corrosion (3rd edition), Butterworth-Heinemann, Oxford, 1994,ISBN 0-7506-1077-8.

Aiheesta muualla

• Suomen korroosioyhdistys SKY