CORROSION
������������
������������
A�� ������� �� ������������� �� ����������� ��� ���������� ���� �� �
A�� ������� �� ������������� �� ����������� ��� ���������� ���� �� �
����� �������� ��������, ������� �� �������� �� ������������� ��������
����� �������� ��������, ������� �� �������� �� ������������� ��������
�� ��������������� ������ �� ��� �����������, �������� �� ��� �������, ��
�� ��������������� ������ �� ��� �����������, �������� �� ��� �������, ��
������
������
���������.
���������.
C�������� �� �
C�������� �� � ������� �����
������� ������� ��
�� �� ����
���������� �� ������.
������ �� ������.
��� ���� ��������� �� ���������
��� ���� ��������� �� ��������� ���� ������� �� ���
���� ������� �� ��� �������
����������� ��
���� ��
��������, �������� ��� ����, ��� ��������� ������ �� ������.
��������, �������� ��� ����, ��� ��������� ������ �� ������.
When an electrode (e.g. Fe) is immersed in a solvent (e.g. H
2O) some metal
ions leave the electrode and –ve charge builds up in the electrode
The solvent becomes +ve and the opposing electrical layers lead to a
dynamic equilibrium wherein there is no further (net) dissolution of the
electrode
The potential developed by the electrode in equilibrium is a property of the
metal of electrode
→→→→the
electrode potential
The electrode otential is measured with the electrode in contact with a
��������� ���������
solution containing an unit concentration of the ions of the same metal with
the standard hydrogen electrode as the counter electrode (whose potential is
taken to be zero)
�����
����
���
System
Potential in V
Noble end
Au / Au
3++1.5
Ag / Ag
++0.80
Cu / Cu
2++0.34
H
2/ H
+0.0
t o d i s s o l v e�������� ��������� ��������� �� ������
��������
Pb / Pb
2+ −0.13
Ni / Ni
2+ −0.25
Fe / Fe
2+ −0.44
Cr / Cr
3+ −0.74
Zn / Zn
2+ −0.76
Al / Al
3+ −1.66
Active end
Li / Li
+ −3.05
I n c r e a s i n g p r o p e n s i tA�����
����� �� ���������
1. ���
2. ���
3. �A��A���
4. ��������A���� ����
5. �������
��� �� ������A� ���������
•
������ �������� ����������� � ������ ������� �������� ���� �����
���� �� ������, ��������, ������� ����� & ������ �������
•
�� �� ����������� ���������� ������ � �������� ����� ��� ������
������� ������ & ������ �� ��� �������
•
���� ������� �� ��� ��������� ������ � ���� ������� �� ������
������������ � ���� �� ��������� ��������� ���� ���������
�����������
•
���� ���������� �� ��� ���������� �� ��� ��� �������� ��� ����������
����� �����
•
���� �� ��������� ������� ���� ����, & ����������� ������
•
��� ����������� ����� ����� ���������� �� ���� ��� ���� �����
•
���� ����������� ������ ����� ����� �� ���� ������� & ������� �����
���� �� ����� �������� ��� �����
����A���� �� ��� ���������
•
��� ���� ������ �� ��� ������ �� ������� �� ���������
•
��������� �� � ����������� ������ ��� ������ ������ ������
�� ����� ������, ���������� �� ���� �����������
•
��������� �� � ��������� �������
� + �
��
����� ������ ����������
�����
Oxygen anions
Metal Cations
Oxidation occurs
at air-oxide
interface
Oxidation occurs
at metal-oxide
interface
��� �� �������������A� ���������
•
��������������� ��������� � ������ ��� ������ ��� ������� �
������� ������ ���� � �������� �� ������ �� ������ (��������)
���� ������ �� ����� �� �� ������� �����������
•
���������� � ����������� ������� ������� ����� �� � ����� &
���� �� ��� ����� � ��������� �� ��� ����� ����� �� �� ������
���������� ������� � ���� ������ ��������� �� ��� ����� ���������
� ������� ��������� ��������� � ������ ���������� �� �������
������� �������� ���� ������� ��� ����� & ���������� ���������
������
•
������� ��������� ���� ���� ���� ����� �� ��� �������� ������ ��
��� ����� �� �������
��� �� �������������A� ���������
A���� ��
C������ C�
�����������
A� ��� �����: �
�
++ �
� ������� ����� ���� �������� ����� ��� �������� ������� �� �����A� ��� �������: �������� ������� ���� ��� ���� ������� �� ��� �������� & ��
2�
++ 2�
��
2 �� �������� ���� ����� �������� ���A��� �������� (��<7)
2�
2� + �
2+ 4�
�4��
� ���� ������� �������� ����������� �� �������� (��
≥7)
•
�������� ��������� �� ������ � �������� �� �� ���������������
���������. ��� ������ �� ��� �� � ��������� ���������� �������
��� ��������� ������ ��������� ������� � ������� ��� �������
���� �� ����� ���� ���� ������ ����� (���� ��������
���������) �� ��� ���� ����� ����� (���� �������� ���������)
•
�������� �������� �� � �������� ���� �� ����� ��� ����� �� ���
�A��A��� ���������
���� ��������� ��������� ����� ���� ��� �������
•
�������� ��������� ��� �� ��������� �� ����� ���
������������� ����� (���) �� �������� ��������� ������
•
�� ��������� ��� ������ �� ��� ������ ��� � �������� ��������,
���� ������ ������ ���� ������� ���������� �� �� ����� �� ����
����� �� ��� ������ �� ����� �� �������� �������� ���������
�A������ ����������
:
�������� �������� ��� �� ���� ���
�������� ���������� ��������
r
e
c
a
t
h
o
d
i
c
(
i
n
e
r
t
)
Platinum
Gold
Graphite
Titanium
Silver
316 Stainless Steel
�A��A��� ������
e
−flow
m
o
r
e
a
n
o
d
i
c
(
a
c
t
i
v
e
)
m
Copper
c e pass ve
Nickel (active)
Tin
Lead
Iron/Steel
Aluminum Alloys
Cadmium
Zinc
Magnesium
�������
(
−0.76)
C������
C�
(+0.34)
Zn
→Zn
2++ 2e
−oxidation
Cu
2++ 2e
− →Cu
Reduction
�� ���� ������� �� ��� ������� �� ����������A���� ���� ���������
•
������������ ��������� ��� �� ���������� �� ���
����������� � ��� �������� ������� ��������� & �����
��� �������� �� �������� ����� ����� ��� ��������� ��
������ � ����� ����� ��� �� ��� ����� & �����
•
������� �� ������ ����������� � ��������� ������ ��
������ ���� �����
•
��������� ��������� �� ����� ����� ����� �� ��������
����� � ������ ���� �� ��� �������, ���� ������
��������� ������ �������� ������ � ��������� ������
��������A���� ���� ���������
A concentration cell can form due to differences in oxygen concentration
Oxygen deficient region
→anodic, Oxygen rich region
→cathodic
��������� �� ��� ���� ���������� ���� (�������) ���� ���������� ���� (��������� �����) ����2++ 2�� (����A���� ���� �������� ���� �� �������� �� ����2 ��2+ ��2+ � �2 + �2� + 2��2��� (���������)
•
���� ���� �� ��������� �� ��������� ��������� ��� ��
��������� ������ �� ����� �� � ����� �������.
•
��� ������� ��������� �� ���� �� ��������� �� ������ ���
�� ��� ����� ����, ��� �� �������� � ������� ���� ���
������� ���������
•
���� ���� �� ��������� ��� �� ����� �� ��������
��� ��� ������ ��� ���������� ���������������
������� �� ���� ������ (�������) ����� ��� ��
����/������� ��������� �� �������� ������� �����.
•
���� ���� �� �����, ��� ��� ���� ����� ������� �����
��� �� ��� ��������� ��������� ������ �������� �����
METAL Cathodic Anodic Oxygen poor at base of crack
��� �� ����� �����
•
��� ���������� �� ���� ������ �� ��������� ����� �� �
����� ������� �������, ����� ��� �� ��� �� �������
�������, ���������� ��������������� �� ���������������
����� ��������������� ���� �� ��������� ������
�A����� A�������� ���������
1. ������ �� �����
� �������� �� �������� ������ ���� ������ ����� ������� ���������. ��� ���� & �������� ������ �� ��� ���������� �� ����� ��������; ������� ��� ����������, ������ �� ��� ��������� �� ��� ������ ����� � ����������� ���� � ����� �� ������ �������� �� �������� ������ (��) �� ������ �� 1� �2��4, �� ������� ��������� ������� � ���� ��� �������� �2 ���. ��� ������� ���� �� ����� ���� ��� �� ���� ����������� �� (0.70 �) �� ��. �� ��� ����� �� C��� ��� �����, ��� ��������� ���� �� �� �� ��������� ����� ���� �� ��� C� ���� ��������� �� ��� �� ������� ������� ������ ��������, ����� ����������� �� ���� 0.33 �. ��������� �� ����������� ����������� ��� ��������� ���� � �������� ����� �� ������ & �������� ����� ���� ��� ���������� ������ �� ������ ��� �� �������, ��� ��������� �� ��� ������ ���� �� �������� ������������ �� ��� ����� �� ����� �� �������� ���� ��� ������ ����. C�������� �� ������ ��� ������ ��������� �� ��� ������ ���� �� ����� � ������ �� ����� ���������� �� � ����� ������ �������������. A�� ���� ���� ��������������� ����� ��� ��� ������ ���� ���� ���������A����� A�������� ���������
������ �� ����� (�����.)
� �������� ����� �� ����� C�������� ������� �� ��� ����� ����, ����������� �� �������� ��� ������. ������� ����� ���� ����� ������� ����������, ����� ������� ���������. � ������ �� ������� ���� �� �������� �� ��� ���� �� ��� ������ ���� ���� ������� ���� �� ����� �����. ����� �� �� ������ �� ����� ����� �� ����� �� ������ �� �������� ������ �����. ������� ��� �������� ������ �����, ������ ��� ��������� ���������. � ������� ��������� �� ����� ������ ���� ��, A�, C�, ��, �� ��� C� ��� ������� ��� ������� ������ ��������� ���������� ���� �������� ���� ��� �������� �� �������� ������. ������ ���������� ���� ���� �� ����� �� ��� ������� ����� ��� ����� ���������. � ���������� �� ��������� �������� �� ��������������� ���������, �� ��� ��������� ������� �� ������� �� ��� ��������� ������, ��������� �������� �� � ������ ����. � ���������� �� ��������� �������� �� ��� ��������� ������� �� ��������, ���� �� �����, �� ������ ��� ������� �������� ��� ����� ��� ������� ������. ���� �� � ���������� ������� ����� �������� ������� ���������.�A����� A�������� ���������
2. ������ �� ��� ��������� �����������
� ����������� C�������� ���� ��������� ���� �������� �� ����������� �� ����������� ��� �� ��� �������� �� �������� ��� ��������� ���� � �������� �� ��� A���������� ��������� �� ����� ��������� ������� �� ����� ���������� ����� ����� ���� �� �2, C�2 ��� ������ ������� �� ���������� ������� ����� �� ��� �����������, ��������� ��� ������� �� �� ��������������� ��������� ����. A��������� �� ��� ���������� ����� ������� ��������� ����� ���� �� C�2, �2� & ��2, ���� ���� ����� �� �C�, �2��4. �� �������� �� ����� �����, ��� ������� �� ��� ������ �������� �� ��� ����� ������� �������� ����� ���� ��� ���������� ������������, ����� ���������� ����� �� ��������� ��������� � �������� �� ��������� ��������� �� ���������� ��������� ���� ��C�, (��4)2��4 ���. ������ �������� ��� ��� ��� �� ������ �����������, ������� �������� ���������. � ��������� �� �� A����� ����� (��<7) ��� ���� ��������� ���� �������� ��� ������� �����. ���� ��������� ��� �� ������� �� ���������� ��� �� �� ��� ��������� �����.�A����� A�������� ���������
������ �� ��� ��������� ����������� (�����.)
� ������ �� ���� ������� �������� �� ������ ���� ��������� �� ��� ������ ����� �� ��� ��������� �� ��������� �������� ���� �� ������ ���, ����� �������� ������� ���������. A����� ���� �� C��������� ��� ���������� ��� ������� ������� ����, �������� ��� ����� ������� �� ������� ��������� � ����������� �� ��������� ������ C���������� �� ��� ��� ����� ���� �� ����� ���� ������ ��� ����������� ���. ����� �������� ���� ����� ������� ������ ���� ������ �� ��� �������� ��������� ����� ������ ����. � ��������� �� ������ ������������� ���� �������� �� ������ �� ������/��� �� ��� ����� ����� �������, ��������� �� ��������. ���� ������ ����� ������ ������, ��� ���� ���������� ������ ������� ��������, ������� �� ��������� �� ������ ������������� ����, ����� ������ ���� ������� ��������� � ������������ �� ���������� ��� ��������� ���������� ������� ��� ����� ��� ������� �� ��� ������� ����� �� �� ��������������� ��������� �������, ��� ��� ��������� ���� �� ���������� �� ��� ������� ������� �� ��� �������. A������� �� ������� �������/��������� ���������� (����������) ����� ������� ������������ ������� ����� ���� �� ������ ��� ��������� ������� ����. A� � ������ ��� ��������� ���������� ������� ��� ����� ��� ������� ���������, ������� ���������� ��� ������� ���������.��������� �������
•
���� �� ��������� �� ��� ������ �����
•
���������� ��� �������� (�����������) �
���������, �������� ������� & ������,
•
������ ���� � ����������� ���������� �
������ & �����������
•
������� �� ������� � ������� ���� ��� ���
������� ����
��������� ����������
•
C�������� ������ �� ������� ������������ �� ���
�������� �� ��������
•
������ �� ������� ���� ��������
•
��������� ������ ����� ���� �� ���� ���� �� ������ ��
������� ��������� �� ���� ���� ��� ��������� �� ������
���� ����� ���������� �������� � ������� ���� �����
���� ������ � ������� ������� ���������
��������� �������
•
A���������� �� ���������� �������� �� ��������� ��������
��������
•
�������� ��������:
���������� ������� � ����� ��������� �� ������ �� ��������
�
�
����, ������� �� ���������
������� �������� � ���������� ������� � ������, ����� & ��� �
������� ������� ���� � �������� ������
A���������� ���� �� ���� �� ����� & ��� �������� ���� ����
���� �������� ��������
�������� ����������
•
���� ��� �� �������� �� ��� ����:
1.) ����������� A����
2.) ��������� �������
•
�� ��� ���� ����� ���� � ����������� ��
�������� ���������� & ������� �� ��� ����
���������� ����� �� ���������� �����
����������
����������� A����
•
��� �� ����������� ������ � ����, ����, ���.
•
���� �� ����� ����������
•
A����� ������ �� ������ �� ��������
•
•
�������� ��������� ������ ���� ������ ���� �������
��� �� ������ ����������� �� ������
•
��������� ������ ����������� ��� ��������� �� ���� ���
•
������ ������ �� ���������� �������� ������� ��� ����
��������� ������� (����)
•
�������� ��� ��� �� �� �������� ����� ������ � ����� �� ��
��������� �� ���� �������� �� ��� ������������ � ����� ������
���� ����� ��� ��������� �������������� � ��������� ����
���������
������� ��� ���� ������ �����, �������� �� �������
•
��� ���� ���� �� ��� ���������� �� ����� ������������� ��
��������
•
��� ��� �� ������ ����������� ����� ��� ������ ���� ����������
•
���� ������ �� ��� � ������ ���� �� ������ ������������ � ��� ����
� ����� ������ ������ �� ��� ��� ������������� 100� ����
Basic goal
→→→→Protect the metal & avoid localized corrosion
When possible choose a nobler metal
Avoid electrical / physical contact between metals with very different electrode
potentials (avoid formation of a galvanic couple)
If dissimilar metals are in contact make sure that the anodic metal has a larger
surface area / volume
��������� �������
n case o m cros ruc ura eve ga van c coup e, ry o use a course
microstructure (where possible) to reduce number of galvanic cells formed
Modify the base metal by alloying
Protect the surface by various means
Modify the fluid in contact with the metal
•
Remove a cathodic reactant (e.g. water)
•
Add inhibitors which from a protective layer
Cathodic protection
•