Serie elettrochimica I Serie elettrochimica II

Serie elettrochimica I
Li/Li+
-3,045
Al/Al3+
-1,66
Co/Co2+
-0,30
K/K+
-2,925
Ti/Ti2+
-1,63
Ni/Ni2+
-0,25
Sr/Sr2+
-2,89
Zr/Zr4+
-1,53
Mo/Mo3+
-0,20
Ca/Ca2+
-2,87
Mn/Mn2+
-1,19
Sn/Sn2+
-0,140
-2,713
Zn/Zn2+
-0,763
Pb/Pb2+
-0,126
Mg/Mg2+
-2,37
Cr/Cr3+
-0,74
Cu/Cu2+
+0,337
Be/Be2+
-1,85
Fe/Fe2+
-0,44
Ag/Ag2+
+0,800
Na/Na+
Potenziali normali di elettrodo di alcuni metalli in
riferimento all’elettrodo standard ad idrogeno
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Serie elettrochimica II
Serie galvanica di alcuni
metalli e leghe in acqua di
mare.
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Estremità anodica
Magnesio
Zinco
Alluminio
Acciaio al carbonio
Acciaio legato
Ghisa
Acciai inossidabili martensitici (attivi)
Acciai inossidabili ferritici (attivi)
Acciai inossidabili austenitici (attivi)
Ottone
Bronzo
Rame
Cupronichel
Nichel
Inconel
Acciai inossidabili martensitici (passivi)
Acciai inossidabili ferritici (passivi)
Acciai inossidabili austenitici (passivi)
Titanio
Argento
Oro
Platino
Estremità catodica
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1
Meccanismi di corrosione
Corrosione in umido
vElettrochimica
vGeneralizzata
vVaiolatura
vInterstiziale
Corrosione a caldo
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Reazioni
Me ⇒ Men+ + ne(1)
n+
Me + ne ⇒ Me
(2)
2H+ + 2e- ⇒ 2H ⇒ H2
(3)
O2 + 4H+ + 4e- ⇒ 2H2O
(soluzioni acide)
(4)
O2 + 2H2O + 4e ⇒ 4OH (soluzioni neutre o basiche) (5)
Me3+ + e- ⇒ Me2+
(6)
Se si è in ambiente acquoso, in contatto con l'aria, la reazione
catodica più comune è la (5).
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2
Corrosione
O2 OH -
Riduzione catodica
dell'ossigeno su
ferro e rame, e
dissoluzione del
solo ferro.
E' il classico
esempio della
corrosione di una
coppia galvanica
formata da un
chiodo di ferro che
unisce due piastre
di rame.
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Fe ++
Soluzione
Fe ++
O2
OH -
2e
2e
2e
Cu
Fe ++
O2
OH -
Fe
Cu
Cu
Fe
Cu
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Corrosione galvanica
Fe++
H+
H+
Anodo
Fe++
e
Fe
e
Fe++
H2
e
Catodo
H+
H+
e
H+
Corrosione localizzata in un'area anodica e sviluppo di idrogeno in
un'area catodica in un elettrodo di acciaio bifasico.
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3
Corrosione in umido
Ruggine
O2(g) → O2(aq)
Acqua
O2(aq) + 2H2O(liq) + 4e - → 4OH-(aq)
Crateri
Fe 2+ (aq) + 2OH-(aq)
→ Fe(OH)2(s)
Ferro
Fe(s) → Fe 2+ (aq) + 2e -
Corrosione del ferro da parte di una goccia di acqua.
Il fenomeno inizia quando l'ossigeno disciolto nell'acqua viene a contatto con il
metallo, di solito in microcrateri presenti sulla superficie, i quali diventano
progressivamente più profondi.
La formazione della ruggine è più intensa sul bordo della goccia dove maggiore
è la concentrazione di ossigeno disciolto e dove è più facilitata la formazione di
idrossido ferrico.
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Vaiolatura I
(a)
(b)
Tipi di vaiolo o “pits” che si possono verificare su acciai inossidabili:
(a) di tipo penetrante
(b) di tipo cavernoso
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Vaiolatura II
Andamento schematico
della formazione di un
“vaiolo” o pits” su una
superficie
di
acciaio
inossidabile:
(a) vaiolo in fase di
incubazione,
con
la
lettera C è indicata la
localizzazione dell’area
catodica
(a)
(b) fase di accrescimento
(c) vista in pianta del
vaiolo con la caratteristica conformazione
ad
alone
dell’area
catodica
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(c)
(b)
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Corrosione interstiziale
Possibilità
di
corrosione
interstiziale
originata
da
giunzioni o montaggi non
corretti, oppure da depositi di
materiali, anche inerti, su
superfici di acciai inossidabili.
Alcuni esempi di giunzione e
montaggi corretti di particolari
di acciai inossidabili, per
evitare fenomeni di corrosione interstiziale.
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Curve di polarizzazione I
Esempio qualitativo di curva
potenziodinamica
di
polarizzazione anodica per un
acciaio inossidabile del tipo
AISI 304 in soluzione di acido
solforico.
Nel
diagramma
sono
evidenziati
i
campi
dei
potenziali attivi, passivi e
transpassivi.
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Curve di polarizzazione II
Andamento di una curva
potenziodinamica
di
polarizzazione anodica in una
soluzione di acido solforico
per un acciaio inossidabile
contenente il 18% di Cr e
l’8% di Ni (a) e per altri due
acciai dello stesso tipo, ma
contenenti quantità inferiori di
Cr, rispettivamente il 14% (b)
ed il 12% (c).
Diminuendo il tenore di Cr in
lega, le curve si spostano
verso dx nel diagramma.
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Curve di polarizzazione III
Esempio qualitativo di andamento
di curve potenziodinamiche di
polarizzazione anodica per un
acciaio inossidabile del tipo AISI
304 in soluzione di acido solforico
(3) ed in soluzioni di acido
solforico
contenenti
quantità
sempre maggiori di NaCl. La
curva (2) contiene quantitativi di
NaCl inferiori a quelli contenuti
nella soluzione della curva (1).
Aumentando il tenore di NaCl in
soluzione le curve si spostano
verso dx nel diagramma
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Corretta progettazione
Montaggi e disposizioni “corretti” e
“non corretti” di vari particolari
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Giunzione
Esempio di giunzione corretta tra un elemento di acciaio
inossidabile ed uno di materiale meno nobile
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Resistenza alla corrosione
Velocità di corrosione [g/m^2 giorno]
0
1
2
3
4
5
6
Profondità media del pit [µm]
7
0
25
50
75
100
125
150
175
200
316
316
317
309
309
302
Tipologie
Tipologie
301
310
308
430
321
302
308
321
347
304
304
Risultati comparativi di corrosione di acciai inox in
atmosfera industriale
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