Peržiūrėti šaltinį Korozija

{{Šaltiniai}}

[[Vaizdas:Corrosion.jpg|thumb|Korozija]]

'''Korozija''' (iš {{la|corrosio}}) tai metalų irimas dėl fizikinės ir cheminės sąveikos su aplinka, kai [[metalas]] pereina į oksiduotą būklę ir praranda jam būdingas savybes. Tipiškiausia korozija – [[geležis|geležies]] rūdijimas. Jos rūdys yra purios, todėl korozija gali plisti gilyn. Kiti metalai ([[chromas]], [[aliuminis]]) koroduodami apsitraukia plona, standžia, [[deguonis|deguonies]] nepraleidžiančia plėvele, kuri saugo metalą nuo tolesnės korozijos.

Korozijos priežastis yra termodinaminis [[metalas|metalų]] nestabilumas, todėl gamtoje jie visi yra oksidavęsi – išskyrus [[taurusis metalas|taurieji metalai]], pvz., [[auksas|Au]], [[sidabras|Ag]]. Nustatyti korozojos vyksmą galima pagal [[izoterminis potencialas|izoterminio potencialo]]  ([[Gibso energija]]) pokytį. Pavyzdžiui, ''G''<sub>1</sub> – pradinių medžiagų [[energija]], ''G''<sub>2</sub> – [[reakcija|reakcijos]] produktų energija. Šiuo atveju sistemos energijos pokytis:

<math>\Delta G=G_2-G_1</math>

Savaime vyksta tik tie procesai, dėl kurių Gibso energija sumažėja, t. y. ''G''<sub>1</sub>>''G''<sub>2</sub> arba ΔG<0.

Išnagrinėjus tipinę [[metalas|metalo]] oksidacijos reakciją 2[[Metalas|Me]]+[[Deguonis|O<sub>2</sub>]]+2[[Vandenilis|H<sub>2</sub>]][[Deguonis|O]] → 2[[Metalas|Me]]([[Deguonis|O]][[Vandenilis|H]])<sub>2</sub>, paaiškėja, kad pavertus [[magnis|magnį]], [[varis|varį]] ir [[auksas|auksą]] [[hidroksidas|hidroksidais]] standartinėmis sąlygomis, 1 metalo [[molis (vienetas)|molyje]] Gibso energijos pokytis yra atitinkamai -598, -120, ir +66 kJ. Taigi magnis sparčiau oksiduojasi negu varis, o auksas visiškai nesioksiduoja.

Svarbi ne pati [[oksidacija]], o korozijos greitis. Realus jos greitis priklauso nuo daugelio veiksnių: [[metalas|metalo]] paviršiaus struktūros ir būklės, [[temperatūra|temperatūros]], korozinės aplinkos ir judėjimo greičio, medžiagos mechaninių įtempimų ir kt.

Nustatant korozijos greitį arba laipsnį, atsižvelgiama į pagrindinius ir šalutinius rodiklius. Pagrindiniai rodikliai: detalės paviršiaus vieneto masės sumažejimas arba padidėjimas (skaičiuojant per [[laikas|laiko]] [[vienetas|vienetą]]; šis rodiklis rodo korozijos greitį); korozijos gylis; paviršiaus dalis, pažeista korozijos; korozinių dėmių skaičius paviršiaus [[plotas|ploto]] vienete; laikas iki pirmųjų korozijos židinių atsiradimo ir kt. Šalutiniai rodikliai: fizikinės ir mechaninės medžiagos savybės; elektrinė [[varža]].

=== Korozijos rūšys ===

Pagal vykstančius procesus korozija skirstoma į cheminę ir elektrocheminę

''Cheminė korozija'' – tai metalų jungimasis su sausomis ([[deguonis|deguonimi]], [[siera|sieros]] oksidais, [[halogenas|halogenais]] ir t. t.) arba su skystomis, nelaidžiomis elektrai medžiagomis ([[nafta]], kai kuriais sintetiniais junginiais). Su šia korozijos rūšimi daugiausia susiduriama [[metalurgija|metalurgijos]] (kalant, štampuojant, valcuojant [[metalas|metalus]] aukštoje [[temperatūra|temperatūroje]]) ir [[chemijos pramonė]]je.

Labiausiai paplitusi cheminės korozijos [[reakcija]] yra [[metalas|metalų]] jungimasis su [[deguonis|deguonimi]]. Jau kambario [[temperatūra|temperatūroje]]  su deguonimi labai greitai reaguoja [[varis]], [[geležis]], [[aliuminis]] ir daugelis kitų metalų. Paprasčiausias korozijos pavyzdys yra degenų susidarymas geležies paviršiuje, esant aukštai temperatūrai. Degenų sudėtis priklauso nuo temperatūros. Kad būtų atsparesni korozijai, [[plienas|angliniai plienai]] paprastai oksiduojami ne aukštesnėje kaip 570° C temperatūroje. Tada plieno paviršius apsitraukia [[magnetitas|magnetito]] sluoksniu, pasižyminčiu geromis apsauginėmis savybėmis nelabai agresyvioje aplinkoje.

''Elektrocheminė korozija'' vyksta, kai [[metalas]] liečiasi su elektrai laidžiu skysčiu ([[elektrolitas|elektrolitu]]). Tai labiausiai paplitusi korozijos rūšis

Elektrocheminiai procesai sausoje dujinėje aplinkoje ar skystuose neelektrolituose dažniausiai nevyksta. Sakykim, į [[nafta|naftos]] sudėtį įeinantys [[angliavandenis|angliavandeniai]] gryni su metalu nereguoja. Tačiau užtenka nedidelio kiekio priemašų, ir jų sąveikos procesai labai suaktyvėja. Koroziją ypač aktyvina [[vanduo]], junginiai, kurių sudėtyje yra [[siera|sieros]] ir kitų elektrocheminės reakcijos skatintojų. Elektrocheminė korozija panaši į reakcijas, vykstančias [[galvaninis elementas|galvaniniame elemente]].

Elektrocheminė metalų korozija susideda iš trijų svarbiausiųjų procesų:
* anodinio proceso (hidratintų metalo [[jonas (dalelė)|jonų]] susidarymo [[elektrolitas|elektrolite]] bei [[elektronas|elektronų]] anodiniuose ploteliuose);
* [[elektronas|elektronų]] tekėjimo metale iš anodinių į katodinius plotelius ir [[anijonas|anijonų]] bei [[katijonas|katijonų]] maišymosi tirpale;
* katodinio proceso (katodinių plotelių [[elektronas|elektronų]]  jungimosi su tirpale esančiais [[depoliarizatorius|depoliarizatoriais]]: prijungiančiais elektronus jonais, [[atomas|atomais]] ir [[molekulė]]mis).

Labiausiai paplitę koroziniai procesai su deguonine [[depoliarizacija]] (suaktyvėjusiu anodiniu procesu). taip koroduoja svarbiausi techniniai metalai. Metalų korozija su deguonine depoliarizacija vyksta [[Žemės atmosfera|atmosferoje]], [[vanduo|vandenyje]], druskų tirpaluose, [[dirva|dirvoje]] ir kitur. [[Žemės ūkis|Žemės ūkio]] ir statybos mašinų detales dažniausiai ardo atmosferinė korozija, kurios sparta priklauso nuo oro drėgnumo, [[temperatūra|temperatūros]], [[saulė]]s [[radiacija|radiacijos]], oro užterštumo [[dujos|dujomis]] ir druskomis. Kuo drėgnesnis oras, tuo daugiau [[drėgmė]]s apsorbuojama metalo paviršiuje arba tuo daugiau jos chemiškai sukoncentruojama, t. y. metalo paviršiuje susidaro hidratiniai junginiai ir kristaliniai hidratai. Drėgname sluoksnyje ištirpsta dujų bei įvairių priemaišų, dėl to susidaro [[elektrolitas]].

Pagal metalo irimo pobūdį skirstoma ištisinė ir vietinė korozija. Ištisinė korozija vyksta visame metalo paviršiuje. Ji gali būti tolygioji ir netolygioji. Vietinės korozijos pakenktame metalo paviršiuje yra nedideliu koroduotų plotelių arba taškelių (pitingų), plyšių [[kristalas|kristalų]] sąlyčio vietoje ir kt. Vietinė korozija skirstoma į dėmėtąją (metalo paviršiuje nedidelės dėmės), žaizdinę (duobutės), taškinę (metalo paviršiuje gilios nedidelės duobutės, kurios gali virsti skylėmis), plyšinę (irimas, prasidėjęs metalo paviršiuje, plinta į vidų, dėl to korozijos produktai kaupiasi metale ir pastarasis išsipučia, susisluoksniuoja), tarpkristalinę (tai irimas kristalų sąlyčio vietoje) ir kt.

Pagal korozinę aplinką skiriama korozija dujinėje aplinkoje, kai metalas koroduoja sausoje aplinkoje, dažniausiai aukštoje [[temperatūra|temperatūroje]], ir korozija skystoje aplinkoje, kai metalas suyra elektrai nelaidžiuose skysčiuose, skystuose metaluose ir [[elektrolitas|elektrolituose]]. Yra atmosferinė korozija, kuri vyksta ore; požeminė korozija, vykstanti metalui liečiantis su gruntu (žemėmis, balastu, užpilu ir t. t.)

Atskirai reikia aptarti atmosferinę koroziją, kuri gali vykti sausoje aplinkoje (tai cheminė korozija), šlapioje aplinkoje (aplytos, aprasojusios mašinos, palikti dirbtuvių ar gamyklų teritorijoje įrenginiai) ir drėgnoje atmosferoje. [[Vanduo|Vandens]] garai pradeda kondensuotis (daiktų paviršius sudrėksta), kai santykinė drėgme pasiekia 100 %. Tačiau atlikti tyrimai parodė, kad daugeliu atvejų korozija staigiai padidėja, kai santykinė drėgmė pasiekia apie 70 %. Eksperimentais buvo nustatyta, kad jau esant apie 60 % santykinei drėgmei, metalo paviršiuje susidaro vienos [[molekulė]]s storio vandens plėvelė. Jei metalo paviršius yra nešvarus, susidaro daug storesnis vandens sluoksnis. Kadangi vandens plėvelėje tirpsta atmosferos [[deguonis]] ir įvairios medžiagos, dulkių pavidalu nusėdusios ant metalo paviršiaus, prasideda elektrocheminė korozija [[tirpalas|tirpale]].

Korozijos greitis drėgnoje aplinkoje labai priklauso nuo [[Žemės atmosfera|atmosferos]] sudėties. Ypač greitai koroduoja metalai, jei atmosfera užteršta [[siera|sieros]] [[oksidas|oksidais]] ([[Siera|S]][[Deguonis|O<sub>2</sub>]] ir [[Siera|S]][[Deguonis|O<sub>3</sub>]]) ir sieros [[vandenilis|vandeniliu]] ([[Vandenilis|H<sub>2</sub>]][[Siera|S]]). Tirpdamas vandenyje sieros [[trioksidas]] ([[Siera|S]][[Deguonis|O<sub>3</sub>]]) sudaro metalams labai agresyvią sieros [[rūgštis|rūgštį]] ([[Vandenilis|H<sub>2</sub>]][[Siera|S]][[Deguonis|O<sub>4</sub>]]). Šios medžiagos į atmosferą patenka deginant [[akmens anglis|akmens anglį]] ir [[mazutas|mazutą]]. Sudegus 1 kg akmens anglies, gali susidaryti nuo 8 iki 100 g sieros dioksido. Manoma, kad [[Lietuva|Lietuvos]] teritorijoje į atmosferą išmetama per 100 tūkst. [[tona|tonų]] sieros dioksido per metus, o perskaičiavus šį kiekį į sieros rūgštį, jis sudarytų per 200 tūkst. tonų.

=== Metalų apsauga nuo korozijos ===

Visame pasaulyje daug dėmesio skiriama [[metalas|metalų]] apsaugai nuo korozijos, nes dėl jos patiriami metalo nuostoliai per metus sudaro apie 10-12 % išlydomo metalo kiekio. Kadangi korozijos priežastys ir rūšys labai įvairios, tai nėra universalaus metodo metalui nuo jos apsaugoti. Kaskart reikia atsižvelgti į sąlygas, kuriomis metalinės detalės dirba.

'''Metalo parinkimas ir jo apdorojimas'''. Norint apsaugoti nuo korozijos, reikia tinkamai parinkti metalą. Yra daug metalų, kurie ne tik atsparūs korozijai, bet ir pasižymi geromis mechaninėmis savybėmis (pvz., nerūdijantysis, kaitrai atsparusis [[plienas]], spalvotieji metalai ir jų [[lydinys|lydiniai]]).

Labai svarbu '''tinkamas metalo apdirbimas'''. Netinkamai jį apdirbus gali prasidėti korozija ([[austenitas|austenitinių plienų]] tarpkristalinė korozija). Korozijos priežastis gali būti ir struktūriniai suvirinto metalo pokyčiai, nes nevienalytėje struktūroje susidaro potencialų skirtumas. Metalas tuo atsparesnis korozijai, kuo jis vienalytiškesnis ir kuo mažiau jame teršalų.

'''Konstrukcinis parinkimas'''. Korozija priklauso ir nuo gaminių konstrukcijos, ypač kai juos veikia [[Žemės atmosfera|atmosfera]]. Konstrukcijos dalys turi būti gerai prieinamos, kad būtų galima išvalyti ir perdažyti.

Labai svarbu, kad nesiliestų skirtingų potencialų metalai, ypač konstrukcijos, naudojamos agresyvioje aplinkoje.

'''Metalų paviršių apdirbimas'''. Kuo glotnesnis paviršius, tuo metalas atsparesnis korozijai. Ant šiurkštaus paviršiaus nusėdusiose dulkėse kaupiasi drėgmė, sukelianti koroziją, sunkiau susidaro apsauginės [[oksidas|oksidų]] plėvelės. Koroziją labai veiksmingai sumažina, pavyzdžiui, paviršiaus kietinimas [[šratasrautė mašina|šratasraute mašina]], poliravimas besisukančio minkšto veltinio disku patepant [[poliravimo pasta]].

Metalų paviršiaus dengimas korozijai atspariomis medžiagomis. Tai vienas veiksmingiausių ir dažniausių kovos su korozija būdų. Parenkant dengiamąją medžiagą, atsižvelgiama į tai, kokį korozinį, mechaninį ir šiluminį poveikį patirs gaminys. Be to, atsižvelgiama į jo formą, matmenis, didumą, taip pat į kainą.

Metalų paviršiaus apsaugai nuo korozijos naudojamos šios apsauginės dangos: metalo ([[Aliuminis|aliuminio]], [[kadmis|kadmio]], [[Chromas|chromo]], [[varis|vario]], [[nikelis|nikelio]], [[cinkas|cinko]] bei įvairių [[lydinys|lydinių]]), metalo junginių ([[oksidas|oksidų]], [[oksidas-chromatas|oksidų-chromatų]], [[fosfatas|fosfatų]] ir kt.) ir nemetalų ([[tepalas|tepalų]], [[lakas|lakų]], [[dažai|dažų]], [[derva|dervų]], [[guma|gumos]], [[emalis|emalio]], [[keramika|keramikos]] ir kt.)

'''Metalo dangos''' daromos įvairiai: cheminiu ar elektrolitiniu, difuziniu, metalizavimo, plakiravimo ir kt. būdais. '''Cheminis nusodinimas''' – metalinės dangos nusodinimas cheminiu, bet ne elektrolitiniu būdu. Cheminio nusodinimo būdu dažniausiai sudaroma [[nikelis|nikelio]] danga. Ji nusodinama redukuojant nikelio [[jonas (dalelė)|jonus]] [[natris|natrio]] arba [[kalis|kalio]] hipofosfitu. Ši danga neakyta, o pakaitinta iki 600&nbsp;°C [[temperatūra|temperatūros]] būna tokia pat kieta kaip ir [[chromas|chromo]] danga; be to, ši danga atspari korozijai. '''Elektrolitinis nusodinimas''' – procesas, kai danga gaunama ant metalo ([[katodas|katodo]]) elektros [[srovė|srovei]] tekant ištirpintu ar išlydytu [[elektrolitas|elektrolitu]], turinčiu nusodinamo metalo [[jonas (dalelė)|jonų]]. '''Difuzinis apdirbimas''' – danga, gaunama įsotinant metalo paviršinį sluoksnį metalu arba nemetalu dėl tarpusavyje vykstančios [[difuzija|difuzijos]]. [[Plienas|Plieno]] gaminių apsaugai nuo korozijos dažniausiai vartojamas [[aliuminis]], [[silicis]] ir [[chromas]]. '''Metalizacija''' – detalių paviršiaus padengimas plonu metalų ar jų lydinių sluoksniu. Išlydytas metalas ar metalo milteliai suspaustu oru arba [[inertinės dujos|inertinėmis dujomis]] išpurškiami ant specialiai paruošto detalės paviršiaus. Pagal [[energija|energiją]] metalizacija skirstoma į dujinę, elektrolankinę, induktyvinę ir plazminę. Dengiamieji paviršiai dažniausiai metalizuojami cinku, aliuminiu, variu, [[anglis|anglimi]] ir [[nerūdijantis plienas|nerūdijančiu plienu]]. Plienui apsaugoti nuo atmosferinės korozijos pakanka 0,05-0,1 mm storio cinko dangos. '''Karštuoju būdu''' dangos daromos įmerkiant gaminį į išlydytą metalą. Šitaip plienas dengiamas išlydytu cinku ([[cinkuota skarda]], viela) ir kt. '''Plakiravimo būdu''' dengiamojo metalo paviršius padengiamas apsauginio metalo lakštais karštai valcuojant arba presuojant, panaudojant sprogimo energiją. Tarp taip suspaustų metalų vyksta [[difuzija]], dėl to jie sukimba.

'''Metalų junginių dangos''' dažniausiai susidaro vykstant cheminėms reakcijoms, sukuriamos [[oksidavimas|oksidavimu]], [[chromatavimas|chromatavimu]], [[fosfatavimas|fosfatavimu]]. '''Oksidavimas''' – procesas, kuriam vykstant, metalo paviršiuje susidaro oksidinė danga. Oksiduojama terminiu, gariniu – terminiu, cheminiu ir elektrocheminiu būdu. Plieno gaminys veikiamas bet kokiais [[oksidatorius|oksidatoriais]]. Labiausiai paplitęs būdas yra dirbinių nardinimas į druskų nitratų tirpalą maždaug 140&nbsp;°C temperatūroje. Kartais oksidavimas vadinamas juodinimu, nes dirbinys pasidaro melsvai juosvas. Be plieno, oksiduojami [[aliuminis]], [[magnis]] ir jų lydiniai. Šiuo būdu gaminiai apsaugomi nuo atmosferos poveikio (įvairūs įrankiai, prietaisai). Dažniausiai oksiduojamos spyruoklės, nes nuo kitų dangų gali pasikeisti jų mechaninės savybės. '''Chromatavimas''' – chromatinės dangos sudarymas ant metalo paviršiaus chromo junginių tirpaluose. Chromatavimo tirpalas gaunamas chromo andihidridą tirpinant [[vanduo|vandenyje]]. Chromatavimo proceso skatinimui į tirpalą įmaišoma [[sieros rūgštis|sieros rūgšties]]. '''Fosfatavimas''' – netirpaus fosfatų sluoksnio sudarymas ant metalo paviršiaus fosfatų tirpaluose. Plieninės detalės dengiamos netirpia ortofosfatinės druskos plėvele. Fosfatinis sluoksnis yra gana šiurkštus ir sudaro gerą lakų ir dažų pagrindą.

'''Nemetalinės dangos''' būna neorganinės ir organinės. '''Neorganinės dangos''' – [[emalis|emalio]], metalo keramikos ir kitokios dangos. Emalių būna paprastų ir atsparių kaitrai. Paprastųjų emalių dangos sudaromos išlydant metalinių dirbinių paviršiuje kai kurias mineralines dangas: boro silikatinį stiklą, [[boraksas|boraksą]], [[putnagas|putnagą]], [[kriolitas|kriolitą]] ir kt. Šios dangos atsparios neorganinėms ir organinėms rūgštims, silpniems šarmų tirpalams ir atmosferinei korozijai. Metalo keramikos dangos gaunamos pridėjus metalų į oksidus ir sunkiai lydžius junginius. Ja dengiant metalus, [[acetilenas|acetileno]] ir [[deguonis|deguonies]] masę purškiama liepsnoje arba plazminio purškimo būdu. '''Organinėms dangoms''' naudojami tepalai, lakai, dažai, emaliai ir dervos. Tepalai – tai paprasčiausia danga, laikiniai sauganti metalus nuo korozijos. Vartojami mineraliniai, [[parafinas|parafino]] tirpalai, [[vazelinas]], [[bitumas]] ir kiti tepalai. Lakai – tai džiūvančių aliejų, dervų arba [[celiuliozė]]s esterių koloidiniai tirpalai lakiuose organiniuose tirpikliuose ([[benzinas|benzine]], [[acetonas|acetone]], [[benzolas|benzole]] ir kt.) Kartais į juos dedama [[pigmentas|pigmentų]]. Dažai ir emaliai yra neorganinių pigmentų suspensija plėveles sudarančiuose organiniuose skysčiuose: [[pokostas|pokoste]], aliejuje ir dervos mišinyje. Dažai ir emaliai dažniausiai saugo metalus nuo atmosferinės korozijos. Dervų dangos labai atsparios korozijai. Tai [[asfaltas|asfalto]], bitumo, [[epoksidas|epoksido]] ir kitos dangos.

Metalų ir jų gaminių laikinajai saugai nuo korozijos – o tai dažniai taikoma [[žemės ūkis|žemės ūkio]] technikos saugojimui tarp darbų sezonų, ilgesniam laikui sustabdžius įrenginius, saugant atsargines dalis ir kt. – naudojami [[konservacinis tepalas|konservaciniai tepalai]], [[alyva|alyvos]], vaškai polimerų mišiniai, plėvėdariai naftos mišiniai ir apsauginės emulsijos su įvairiais korozijos lėtikliais.

Metalų apsaugai nuo korozijos taip pat yra naudojami protektoriai, kurie yra gaminami iš aktyvesnio metalo (cinkas, magnis, aliuminis) negu metalas kurį norima apsaugoti. Protektoriai veikia tik plokštumoje.

== Literatūra ==
* Mickūnaitis V. Autotransportas ir atmosferinė apsauga. – V.: Mokslas, 1984, – 48 p.
* Дмитриченко Н. Ф. Антикоррозионные смазочные материалы. – Киев: Урожай, 1987. – 96 с.
{{Commons|Category:Corrosion|no=T}}

[[Kategorija:Chemija]]