Schemi riassuntivi di Scienza e tecnologia dei materiali - 2^ parte

Corrosione:

Metallo - Ossido

Tipi di corrosione in base al processo chimico:

1. A caldo o a secco:

   • meccanismo chimico-fisico
   • alte temperature
   • metallo + ossigeno; ossidazione

2. A umido:

   • meccanismo elettrochimico
   • semireazione anodica: ossidazione metallo

   Me → Me⁺ + n^+e

   • passaggio di elettroni fino alla superficie dove avviene la semireazione catodica
   • semireazione catodica: riduzione per equilibrare le cariche

   X + ne^- → X^-

   • chiusura del circuito

• Potenziale elettrico

Equazione di Nernst: E = E° + _RT/^nF ln [O_XI] / [Red]

dove R = 8,31 _J / ^h

F = 96680 _C / ^mol

Corrosione:

Metallo -> Ossido

Tipi di corrosione in base al processo chimico:

1. A caldo o a secco:
   • meccanismo chimico-fisico
   • alte temperature
   • metallo + ossigeno: ossidazione
2. A umido:
   • meccanismo elettrochimico
   • semireazione anodica: ossidazione metallo
   • passaggio di elettroni fino alla superficie dove avviene la semireazione catodica
   • semireazione catodica: riduzione per equilibrare le cariche
   • chiusura del circuito
   • Potenziale elettrico

Equazione di Nernst: E = E° + ^RT/_nF ln ^[Ox]/_[Red]

dove R = 8,31 ^J/_mol K

F = 96500 ^C/_mol

T (25°C) = 298,15 K

a) Corrosione galvanica: 2 metalli

1. semireazione anodica sul metallo con potenziale elettrico più basso
2. passaggio di elettroni fino all’altro metallo
3. semireazione catodica sul metallo con potenziale elettrico più alto
4. chiusura circuito con passaggio di corrente attraverso l’elettrolita

es.: zinco + rame

Semireazione anodica: Zn → Zn²⁺ + 2e^-

Semireazione catodica: Cu²⁺ + 2e^- → Cu

Cu²⁺ + Zn → Cu + Zn²⁺

I potenziali dei due metalli devono differire di poco

b) Elettrodo misto: metallo + ambiente

1. semireazione anodica del metallo
2. passaggio di elettroni fino alla superficie di contatto del metallo con l'elettrolita
3. semireazione catodica: dissociazione dell'elettrolita con conseguente formazione di ioni
4. chiusura circuito

es: acciaio

Semireazione anodica: Fe → Fe²⁺ + 2e^-

Semireazione catodica: O₂ + 2H₂O + 4e^- → 4OH^-

2Fe + O₂ + 2H₂O → 2Fe(OH)₂

• Morfologie di corrosione
  • a) Generalizzata
    • uniforme
    • disuniforme
  • b) Localizzata
    • ulcera

- cratere

- pitture proteccutive

- pitture convertizzante

- cricca intergranulare

- cricca transgranulare

c) Selettiva:

- cristallografica

- intergranulare

- interdendritica

- dealloying

Tipi di corrosione in base all'ambiente:

1. Nel terreno: elettroliti: solfati, cloruri, acqua, ossigeno
2. Nell'acqua di mare: elettroliti: cloruri (di sodio), acqua, ossigeno (diminuisce all’aumentare della profondità)
3. In atmosfera: elettroliti: ossigeno, acqua, cloruri (nelle zone costiere) altri elementi dannosi: ossidi di zolfo e azoto (nelle zone industriali)
4. Nel calcestruzzo: l'infiltrazione attraverso il copriferro di CO₂ abbatte il pH (da era alto grazie alla carbonatazione: cemento + Ca(OH)₂) => passivazione del ferro; infiltrazione di cloruri => danneggiamento dello strato di passivazione

Danni provocati dalla corrosione:

1. Economici
   • diretti: danneggiamento materiali
   • indiretti: perdita di produzione, spese di riparazione
2. Ambientali: dispersione materiale nocivo
3. Salustistici

Metodi di protezione dalla corrosione:

1. Naturali: passivazione, creazione spontanea di uno strato di ossido protettivo auto-rigenerante (solo in presenza di ossigeno)
2. Artificiali:
   1. modificazioni sull'ambiente:
      • inibitori: si legano agli agenti aggressivi dell'ambiente in modo da annullarne la reattivi