Serie elettrochimica I
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- Samuele Felice Rossetti
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1 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 Na/Na+ -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 Potenziali normali di elettrodo di alcuni metalli in riferimento all elettrodo standard ad idrogeno Serie elettrochimica II Serie galvanica di alcuni metalli e leghe in acqua di mare. 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 1
2 Meccanismi di corrosione Corrosione in umido Elettrochimica Generalizzata Vaiolatura Interstiziale Corrosione a caldo Reazioni Me Me n+ + ne - (1) Me n+ + ne - Me (2) 2 + 2e - 2H H 2 (3) O e - 2H 2 O (soluzioni acide) (4) O 2 + 2H 2 O + 4e - 4OH - (soluzioni neutre o basiche) (5) Me 3+ + e - Me 2+ (6) Se si è in ambiente acquoso, in contatto con l'aria, la reazione catodica più comune è la (5). 2
3 Corrosione 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. O 2 Cu Cu OH - O 2 Fe Fe OH - Fe ++ Fe ++ 2e 2e 2e Fe ++ O 2 OH - Cu Cu Soluzione Corrosione galvanica Fe ++ Anodo Fe ++ Fe e e Fe ++ H 2 e e Catodo Corrosione localizzata in un'area anodica e sviluppo di idrogeno in un'area catodica in un elettrodo di acciaio bifasico. 3
4 Corrosione in umido Ruggine Acqua O 2 (g) fi O 2 (aq) O 2 (aq) + 2H 2 O(liq) + 4e - fi 4OH - (aq) Crateri Fe 2+ (aq) + 2OH - (aq) fi Fe(OH) 2 (s) Fe(s) fi Fe 2+ (aq) + 2e - Ferro 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. Vaiolatura I (a) (b) Tipi di vaiolo o pits che si possono verificare su acciai inossidabili: (a) di tipo penetrante (b) di tipo cavernoso 4
5 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 (b) fase di accrescimento (c) vista in pianta del vaiolo con la caratteristica conformazione ad alone dell area catodica Vaiolatura II (a) (b) (c) 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. 5
6 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. 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. 6
7 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 Corretta progettazione Montaggi e disposizioni corretti e non corretti di vari particolari 7
8 Giunzione Esempio di giunzione corretta tra un elemento di acciaio inossidabile ed uno di materiale meno nobile Resistenza alla corrosione Tipologie Velocità di corrosione [g/m^2 giorno] Tipologie Profondità media del pit [µm] Risultati comparativi di corrosione di acciai inox in atmosfera industriale 8
![317 309 301 302 310 308 430 321 347 304 Tipologie Profondità media del pit [µm] 0 25 50 75 100 125 150](/docs-images/42/11423710/images/page_8.jpg "175 200 316 309 302 308 321 304 Risultati comparativi di corrosione di acciai inox in atmosfera")
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Acidi e basi Per capire che cosa sono un acido e una base dal punto di vista chimico, bisogna riferirsi ad alcune proprietà chimiche dell'acqua. L'acqua, sia solida (ghiaccio), liquida o gassosa (vapore
Essi possono contenere, oltre al cromo (12% 30%) e al nichel (0% 35%), anche altri componenti chimici a seconda delle specifiche esigenze.
Gli acciai inossidabili sono leghe FERRO-CROMO o FERRO-CROMO-NICHEL, di varia composizione, la cui principale caratteristica è la resistenza alla corrosione. Essi possono contenere, oltre al cromo (12%
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