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FU Berlin Constanze Donner / Ludwig Pohlmann 2010/20111 Korrosion (elektrochemisch) 1. Elektrochemische Korrosion ist ein stromloser Prozess! 2. EC-Korrosion.

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1 FU Berlin Constanze Donner / Ludwig Pohlmann 2010/20111 Korrosion (elektrochemisch) 1. Elektrochemische Korrosion ist ein stromloser Prozess! 2. EC-Korrosion ist ein spontan (freiwillig) anlaufender Prozess 3. Stromfluß: Anode (-) --> Kathode (+) RissLoch Mulde Fläche

2 FU Berlin Constanze Donner / Ludwig Pohlmann 2010/20112 Korrosion Anode: Metalloxidation Me z+ Me n O z Al, Ti, Cr formt dichte Passivschichten Me n O z Poröse Schichten ( Stahl, Eisen) 3-5 nm Kathode: Sauerstoffreduktion Wasserstoffreduktion G = -nFE TD Kriterium:= ( Ox – Red) ( Bsp. Saurer Elektrolyte) Wasserstoffkorrosion Sauerstoffkorrosion

3 FU Berlin Constanze Donner / Ludwig Pohlmann 2010/20113 Prinzip der Korrosion Korrosion = reine Kinetik, immer entfernt vom Gleichgewicht! Frage: Welches Potential stellt sich an einem galvanischen Element ein? Beispiel: Eisenkorrosion durch Protonen: E rev = E o + RT/zF ln c[Fe 2+ ] / c[Fe] = -0,617 V vs. NHE ( c Fe 2+ ) = 1 M E rev = E o = 0,00V vs. NHE E E rev (Fe) E rev (H 2 ) TD: irgendwo zwischen -0,617 V und 0,00V Kinetik bestimmt die genaue Lage!

4 FU Berlin Constanze Donner / Ludwig Pohlmann 2010/20114 Prinzip der Korrosion

5 FU Berlin Constanze Donner / Ludwig Pohlmann 2010/20115 Prinzip der Korrosion E Mischpotential Korrosionsstrom Größerer Oxidationsstrom / Austauschstromdichte Größerer Korrosionsstrom I corr =I cat =I an I = i A

6 FU Berlin Constanze Donner / Ludwig Pohlmann 2010/20116 Prinzip der Korrosion Einfluss pH Wert pH Wert H+H+ 0.5 H 2 Me Me z+ Metalle lösen sich in Säuren schneller Ursache ist die Wasserstoffreduktion! E j

7 FU Berlin Constanze Donner / Ludwig Pohlmann 2010/20117 Prinzip der Korrosion Einfluss von Transportprozessen: H+H+ 0.5 H Me Me z+ Transportlimitierung -> Potentialverschiebung Messungen des Open Circuit Potentials Restpotentials Ruhepotentials E j

8 FU Berlin Constanze Donner / Ludwig Pohlmann 2010/20118 Prinzip der Korrosion Sauerstoffkorrosion ist die bevorzugte Korrosion auf Außenteilen Sauerstoffreduktion Metalloxidation Wasserstoffreduktion E I H2 +i O2 j Der größere Strom bestimmt die Kinetik!

9 FU Berlin Constanze Donner / Ludwig Pohlmann 2010/20119 Prinzip der Korrosion Vergleich Sauerstoff-/Wasserstoffkorrosion: Wasserstoffkorrosion E Ѳ = (0 – 0,059pH) V Red. (pH=0) 2 H e - H 2 E Ѳ = 0 V (pH=14) H 2 O + 2e - H 2 + OH - E Ѳ = -0,83 V Sauerstoffkorrosion E Ѳ = (1,23-0,059pH) V Red. (pH=0) O H + + 4e - 2 H 2 O E Ѳ = 1,23 V (pH=14) O 2 + H 2 O + 4 e ­ 4 OH - E Ѳ = 0,4 V

10 FU Berlin Constanze Donner / Ludwig Pohlmann 2010/ Prinzip der Korrosion ji Die Ströme müssen gleich sein. Die Stromdichten können sich signifikant unterscheiden! Herausforderung für den Korrosionsschutz! Einfluss des Flächenverhältnisses:

11 FU Berlin Constanze Donner / Ludwig Pohlmann 2010/ Prinzip der Spalt-Korrosion Farbschicht Metall Feuchte Atmosphere O2O2 Me n+ Mechanismus: O 2 reiche Bereiche : O 2 Reduktion Erzeugung einer Potentialdifferenz Beispiel: Antikorrosionssanstrich führt zu einer Porenkorrosion Sauerstoffgradient: Metall im Seewasser im Seesand O 2 arme Bereiche: Metalloxidation -> selbstverstärkte räumliche Differenzierung!

12 FU Berlin Constanze Donner / Ludwig Pohlmann 2010/ Prinzip der Spalt-Korrosion 4 Stadien der Spaltkorrosion nach Fontana und Greene (1967): 1.Startphase: schwache homogene Korrosion gleichermaßen innen und außen a)M -> M n+ + n e - b)O H 2 O + 4e - -> 4 OH - 2.Der Sauerstoff im Spalt verarmt durch die kathodische Reaktion (Diffusionslimitierung!) 3.Cl - und OH - diffundieren in den Spalt, Metallchlorid bildet sich und hydrolysiert teilweise: MCl n + n H 2 O -> M(OH) n + nHCl; in Folge sinkt der pH-Wert 4.Die Metallauflösung im Spalt beschleunigt sich, außerhalb findet durch das entstehende pH-Gefälle nur noch die Sauerstoffreduktion statt Mars G. Fontana ( ), University of Michigan

13 FU Berlin Constanze Donner / Ludwig Pohlmann 2010/ Prinzip der Spalt-Korrosion


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