• Inleiding corrosie
• Hoe ontstaat
  Corrosie?
• Droge Corrosie
• Natte Corrosie
• Element van Volta
• De elektrolyt

INLEIDING CORROSIE Staal heeft van nature de neiging terug te keren naar de oorspronkelijke ertstoestand, doordat die een lagere energietoestand vertegenwoordigt. Structuren desintegreren tot de laagste energie-inhoud bereikt is. Het komt volgens de wetten van de thermodynamica niet voor dat uit een onordelijke verzameling elementen vanzelf een bouwwerk voortkomt. De richting is: van gestructureerde naar vervallen toestand. Een algemeen bekend voorbeeld hiervan is het corroderen ofwel roesten van staal, waarbij de energie die toegevoerd is om van het erts staal te maken weer vrijkomt en het materiaal desintegreert.

Hoe ontstaat Corrosie?  Definitie corrosie: Corrosie is een ongewenste chemische of elektrochemische aantasting van een metaal uitgaande van het oppervlak.  Dit betekent dat de aantasting ongewenst dient te zijn om te zeggen dat iets corrodeert. Vreemd eigenlijk, men maakt namelijk van dit natuurverschijnsel gebruik bij diverse oppervlaktebehandelingen denk aan anodiseren van aluminium en verzinken van staal. De corrosie die ontstaat is nu wel degelijk gewenst. Met het anodiseren van aluminium wordt bewust een dichte en dikke oxidehuid gevormd, omdat die meer bescherming biedt tegen corrosie dan de natuurlijke oxidehuid. Het ontstaan van corrosie op verzinkt staal (passiveerlaag) is bedoeld om het staal te beschermen ten koste van het zink. Zink en magnesium worden ook wel gebruikt als opofferingsanode voor de bescherming van het stalen onderwatergedeelte van schepen (kathodische bescherming). naar boven

Droge Corrosie Ontstaat door de directe inwerking van zuurstof dat met metaal een chemische reactie aangaat, vaak bij verhoogde temperatuur. Hierbij ontstaan corrosieproducten. Typische voorbeelden hiervan zijn:  Het ontstaan van walshuid (ijzeroxide) op warm gewalst staal. Een fotoflitslamp wordt ontstoken en door de felle verbranding van een dun magnesiumdraadje in een zuurstof atmosfeer ontstaat wit poeder: magnesiumoxide.  Tijdens het smelten en gieten van messing (koper en zinklegering) ontstaan dikke witte wolken zinkoxide.  Bij het lassen van roestvast staal ontstaan als gevolg van de locale verhitting rond de lasnaad lasverkleuringen door de vorming van oxiden. naar boven

Natte Corrosie  Wanneer twee verschillende metalen met elkaar worden gekoppeld kan er in aanwezigheid van een elektrolyt (geleider van ionen) een elektrische stroom gaan lopen door de stroomkring, die wordt gevormd via de twee metalen en het elektrolyt. Dit gaat gepaard met corrosie, waarbij het minst edele metaal verroest (corrodeert).  Twee typische vormen van natte corrosie zijn putcorrosie en spleetcorrosie. Hierbij kan de zuurgraad in de corrosielaag sterk oplopen, waardoor de corrosieprocessen zeer snel kunnen verlopen. Hoe komt het dat gewoon staal toch nat corrodeert terwijl er geen sprake is van contact met een ander metaal? Staal, zogenaamd technisch staal, bezit altijd onzuiverheden (verontreinigingen) die edeler of onedeler zijn dan het eigenlijke staal. Tevens kunnen verontreinigingen van buitenaf komen als metaalsplinters bij het snijden. Verontreinigingen op het oppervlak maar ook oxiden (als de walshuid, gloeihuid of lasverkleuring) kunnen zich als een ‘ander metaal’ gaan gedragen en samen met het basismetaal een metaalkoppel vormen. In vochtige omgeving (elektrolyt) kunnen deze verontreinigingen er dan voor zorgen dat corrosie ontstaat. Een speciale vorm van natte corrosie is een druppel kwik die wordt gemorst in een vliegtuig en de aluminium huidplaat raakt. Het aluminium kan dan geen afsluitend oxidelaagje vormen en begint snel een grote hoeveelheid wit poeder te vormen; aluminiumoxide. Na enige uren zit er een gaatje in de huidplaat. Voor onderstaande tekst is met toestemming van de Vereniging voor Oppervlaktetechnieken van Materialen gebruik gemaakt van het Vademecum Oppervlaktetechnieken uit 2002. Het Vademecum is te bestellen bij de VOM, fax 030-6300389.  Een ander nuttig boek is de VOM-uitgave Oppervlaktebehandelingen van Roestvast Staal.   naar boven

Element van Volta  Het primaire, elektrochemische corrosieverschijnsel is ontdekt door Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta, een Italiaans natuurkundige. Weliswaar was zijn voornaamste doel niet het verklaren van corrosieverschijnselen, maar het doen van algemene natuurkundige onderzoekingen, waaruit tenslotte een elektrische stroombron ontstond, het element van Volta.

Dit is de voorloper van onze batterij. Wat hij wel waarnam was, dat het onedele metaal zink bij stroomlevering wordt aangetast en dat het meer edele metaal koper, onveranderd blijft. (Bij het oplossen van zink in het element van Volta komt de energie, die gebruikt is om het zink uit zijn erts vrij te maken, weer tevoorschijn, nu in de vorm van elektrische energie). Een elektrochemische corrosiecel ontstaat, wanneer twee verschillende metalen met elkaar in contact zijn en wanneer een elektrolyt aanwezig is. Het minst edele van de twee metalen gaat als primaire corrosiereactie elektrochemisch in oplossing, waarbij elektriciteit wordt geleverd in de vorm van elektronen.  Zeer onedele metalen hebben een grotere oplosdruk dan minder edele metalen. Het is mogelijk deze oplosdruk te meten als een elektrische potentiaal. Als men nu de metalen rangschikt in volgorde van toenemende oplosdruk, krijgt men de spanningsreeks, zie hiervoor het Vademecum Oppervlaktetechnieken. Geheel onderaan staan de edele metalen, die een negatieve oplosdruk hebben, dan staat op plaats nul waterstof en daarboven staan de onedele metalen.  naar boven

De elektrolyt  Zuiver water is een elektrische isolator. De zeer geringe geleidbaarheid van zuiver water is het gevolg van het feit dat slechts één op de tien miljoen watermoleculen gesplitst is in ionen:  Het is deze uiterst geringe concentratie aan geladen deeltjes die zuiver water praktisch tot een isolator maakt. De geleidbaarheid wordt gemeten in µS (microSiemens). Wanneer er zuren, basen of zouten in worden opgelost, stoffen die zich in oplossing in ionen splitsen, wordt water een elektrische geleider, een elektrolyt. De ionenconcentratie speelt daarbij een grote rol: leidingwater is veel minder geleidend dan zeewater. In de natuur is al het water in zekere mate verontreinigd. Dat komt door de natuurlijke verontreinigingen: als zeezout in zeewater en zwaveldioxide of stikstofoxiden (door vulkanisme en intensieve veeteelt) in hogere luchtlagen welke tot zure regen leiden. In de natuur voorkomend water is aan de kust, door de verontreiniging met grotere hoeveelheden zeezout, agressiever dan in het binnenland. In industriegebieden (bijvoorbeeld met een relatief hoog zwavelgehalte in de lucht) treden sterkere corrosieverschijnselen op dan in een landelijke omgeving, behalve als daar intensieve veehouderij voorkomt, want ook daardoor wordt luchtverontreiniging veroorzaakt.  Droge oppervlakken blijken door condensatie van vocht uit de lucht toch vaak nat te zijn, zodat zich daarop corrosieverschijnselen kunnen afspelen. Bij een relatieve vochtigheid boven 60 % zijn oppervlakken gedeeltelijk met vloeibaar water bedekt. Bij een relatieve vochtigheid boven 80 % is een ononderbroken bedekking met vloeibaar water aanwezig. In al die gevallen zijn de oppervlakken bij visuele waarneming droog, maar kunnen wel het roesten van ‘droog’ ijzer verklaren. naar boven