Metalen worden gebruikt voor de productie van een groot aantal structuren, voertuigen en voorwerpen, zoals auto’s, gebouwen, schepen, enz. Doordat corrosie metaal aantast, wordt dit verschijnsel in onze moderne metaaltoepassingen niet meer aanvaard. Toch is het een natuurlijk proces, waarvan het ontstaan en de evolutie van meerdere factoren afhankelijk zijn. In dit artikel leggen we uit wat corrosie is en hoe dit verschijnsel zich vormt. We bekijken ook de verschillende types corrosie van wat dichterbij.
Corrosie van metaal is de geleidelijke aantasting van het materiaal die wordt veroorzaakt door een chemische en/of elektrochemische reactie met de omgeving. Het is een natuurlijk proces dat metaal in een chemisch stabiele vorm omzet. IJzer keert dan terug naar zijn toestand van ijzeroxide (= ijzererts) en koper reageert met moleculen die zwavel bevatten om naar zijn sulfidevorm terug te keren.
Zo werkt corrosie
In de natuur komen de meeste metalen in de stabiele vorm van verbindingen voor. Om een stabiele vorm met lagere energie te bereiken, verliest een metaalatoom één of meerdere elektronen uit zijn structuur. Die elektronen verbinden zich met andere elementen zoals zuurstof, zwavel of chloor in hun omgeving. Tijdens dit elektrochemische proces wordt het metaal geoxideerd. Voordat elektronen naar een ander punt kunnen stromen, moet er een potentiaalverschil tussen twee punten ontstaan.
Het corrosieve karakter van een metaal is afhankelijk van:
- zijn neiging om elektronen te verliezen;
- externe omstandigheden die de elektronenstroom bevorderen (temperatuur, druk, wrijving, enz.).
Categorieën corrosie
Corrosie bestaat in verschillende varianten. Het verschijnsel wordt zowel in de vorm van een lichte verkleuring als van een totale afbraak van het metaal aangetroffen.
Corrosie kan in de volgende categorieën worden ingedeeld:
- Vlekvorming: een vorm van lichte corrosie die zich in droge omgevingen voordoet en die tot een lichte verkleuring of aanslag leidt. De vlekvorming blijft beperkt tot het oppervlak en heeft in de meeste gevallen geen invloed op de structurele sterkte van het materiaal.
- Corrosie: een meer diepgaande aantasting van het metalen oppervlak, die veranderingen in metallurgische eigenschappen veroorzaakt.
- Roesten: corrosie van ferromaterialen zoals ijzer en staal. Ferromaterialen zijn bijzonder gevoelig voor corrosie.
Verschillende types corrosie
1. Differentiële aëratie (zuurstofconcentratiecel)
Bij dit type corrosie zijn er zones met een lage zuurstofconcentratie (anodische zone) en zones met een hoge zuurstofconcentratie (kathodische zone). Metaal begint in de anodische zone te roesten. Een voorbeeld van differentiële aëratie is een waterdruppel op een metalen oppervlak. In het midden van de druppel is de zuurstofconcentratie lager dan aan de randen. Hierdoor kan een elektronenstroom op gang komen. Aan de rand van de druppel reageren de elektronen met water en zuurstof, waardoor ze roest vormen en een bruine ring achterlaten. Een ander voorbeeld is de leibaan van een machinegereedschap, waar de onvermengde olie over een zone ligt met op water gebaseerde metaalbewerkingsvloeistof. De zone onder de film onvermengde olie bevat in die omstandigheden minder zuurstof dan het waterachtige materiaal. Het is best mogelijk dat onder de olie corrosie ontstaat, aangezien dit een anodische zone is.
2. Gelijkmatige aantasting
Wanneer het metalen oppervlak met een laag water bedekt is, veranderen de anodische en de kathodische zones voortdurend. Dit leidt tot een gelijkmatige graad van corrosie.
3. Effect van elektrolyten
Zuiver water corrodeert de meeste metalen zeer langzaam, doordat zuiver water alleen H2O-moleculen bevat. Zuiver water ioniseert zeer langzaam. Wanneer echter zout, zuren of alkalineverbindingen aan het water worden toegevoegd, stijgen de ionenconcentratie en de elektrische geleidbaarheid van de vloeistof. Hierdoor wordt het corrosieproces versneld. Dat is de reden waarom zeewater een snellere corrosie veroorzaakt dan zuiver water.
4. Putcorrosie
Putcorrosie is een lokale aantasting van het oppervlak van een metaal, waarbij kleine putjes ontstaan. Dit doet zich voor wanneer de corrosieve zone klein en op één plaats geconcentreerd is. Een voorbeeld daarvan is de putcorrosie van roestvrij staal door chloriden. Het oppervlak van roestvrij staal is een oxidelaag, die het staal beschermt. Zelfs een kleine kras op het oppervlak van de bron kunnen een potentiaalgradiënt tussen de oxidelaag (kathodisch) en de kras (anodisch) tot stand brengen, waardoor een putje wordt gevormd.
Ontdek hoe je corrosie kan voorkomen in het artikel 3 manieren om corrosie te voorkomen.
