Korroosio

Korrosoitunutta rautaa eli ruostetta.

Korroosio (tai syöpyminen) on ympäristön vaikutuksesta tapahtuvaa materiaalin muuttumista käyttökelvottomaan muotoon. Vahingoittuva materiaali liukenee tai muuten reagoi ympäristön aineiden (ilma, neste, maa-aines, auringonvalo jne.) kanssa. Korroosion taustalla on kemiallinen tai sähkökemiallinen ilmiö, mutta ympäristö voi vaikuttaa myös mekaanisesti korroosioilmiön syntymiseen ja nopeuteen.

Korroosio voidaan jakaa useisiin eri muotoihin ja niiden jaottelu vaihtelee lähteestä riippuen. Eräässä jaottelussa korroosio on jaettu yleiseen ja paikalliseen, joista paikallinen korroosio aiheuttaa usein odottamattomia vaurioita. Erilaisia korroosiomuotoja ovat edellä mainittujen lisäksi esimerkiksi mikrobiologinen korroosio, kavitaatiokorroosio, saostumakorroosio, hitsikorroosio sekä kerroskorroosio.

Yksinkertainen esimerkki korroosiosta on raudan hapettuminen rautaoksideiksi, eli raudan ruostuminen. Myös jalometallien taipumus muuttaa väriä esimerkiksi käsittelyn jälkeen on korroosiota. Tämän lisäksi muun muassa kuparin vihertäväksi patinoitunut tai tummentunut pinta on seuraus kuparin korroosiosta. Kuparin tummuminen toisaalta suojaa kuparia lisähapettumiselta, eli tämä on usein toivottu ja odotettu ominaisuus, eikä sitä voida täten pitää korroosiona. Samoin on alumiinin kanssa; puhdas alumiini alkaa välittömästi hapettua ilman vaikutuksesta ja saa suojaavan alumiinioksidipinnoitteen.

Sähkökemiallinen korroosio

Esimerkki metallin, tässä raudan, korroosiosta.

Erityisesti metallien kohdalla korroosio on yleensä sähkökemiallinen prosessi. Sähkökemialliset ilmiöt edellyttävät varausten kuljetuskanavan (elektrolyytin) olemassaoloa katodin ja anodin välillä. Korrosoituva materiaali muodostaa yleensä katodin ja joskus myös anodin; elektrolyyttinä toimii materiaalin pintaa vasten oleva neste.

Korroosiota aiheuttavat kemialliset reaktiot voidaan jakaa anodilla tapahtuvaan hapettumiseen ja katodilla tapahtuvaan pelkistymiseen. Anodilla metalliatomille M tapahtuvia kemiallisia reaktioita on pääasiassa kolmea tyyppiä:

M(s) → M^z+ (aq) + ze^- (s)

M(s) + zH₂O (aq) → M(OH)_z + zH⁺ (aq) + ze^- (s)

M(s) + zH₂O (aq) → MO_z^z- + 2zH^- (aq) + ze^- (s)

kun z on siirtyneiden metallin valenssielektroneiden määrä. Tyypillisiä katodilla tapahtuvia reaktioita ovat:

O₂ (g) + 2H₂O (aq) + 4e^- (s) → 4OH^- (aq)

2H₂O + 2e^- → H₂ + 2OH^-

O₂ + 4H⁺ + 4e^- → 2H₂0

2H⁺ + 2e^- → H₂

Näistä kaksi ensimmäistä esiintyvät neutraaleissa tai emäksisissä ympäristöissä, kaksi jälkimmäistä happamissa.

Eroosiokorroosio

Monien materiaalien korroosionkestävyys perustuu kokonaan tai osittain aineen pinnalle hapettumisen myötä syntyvän oksidin suojaavaan vaikutukseen. Eroosiokorroosiossa kaasun tai nesteen nopea virtaus aineen pinnalla pyrkii kuluttamaan suojaavan oksidikerroksen pois ja siten kiihdyttämään korroosiota.

Herkistyminen

Metallit voivat altistua korroosiolle herkistymisen kautta. Ruostumattomalle teräkselle herkistymisen aiheuttaa hidas jäähtyminen lämpötilavälillä 500–900 °C, mikä voi johtua esimerkiksi hitsauksesta. Sen seurauksena korroosiota estävä seosaine, kromi, muodostaa hiilen kanssa kromikarbideja raerajoille. Toisaalta syntyy kromista köyhtyneitä vyöhykkeitä, jotka ovat alttiita korroosiolle.

Katso myös

• Galvaaninen korroosio
• Rakokorroosio
• Korroosion estäminen
• Metallien sähkökemiallinen jännitesarja

Lähteet

• Duquette, D.: Electrochemical Principles of Corrosion, Encyclopedia of Materials, Elsevier, Oxford, 2001.
• Korroosiokäsikirja, Kunnossapidon julkaisusarja N:o 12, 2004, ISBN 951-97101-7-5.
• Aromaa, J.: Korroosionestotekniikan Perusteet, Teknillisen korkeakoulun materiaalitekniikan julkaisuja, Espoo, 2005. ISBN 951-22-7829-4.
• Shreir, L.L.; Jarman, R.A.; Burstein, G.T.: Corrosion (3rd edition), Butterworth-Heinemann, Oxford, 1994, ISBN 0-7506-1077-8.

Aiheesta muualla

• Suomen korroosioyhdistys SKY