Wässrige Korrosion

Wässrige Korrosion ist die elektrochemische Degradation von Metallen in Kontakt mit wasserhaltigen Umgebungen, angetrieben durch gekoppelte anodische Auflösungs- und kathodische Reduktionsreaktionen.

Definition

Die elektrochemische Oxidation eines Metalls in einer wasserhaltigen Umgebung, bei der die Metallauflösung an anodischen Stellen durch eine Reduktionsreaktion an kathodischen Stellen auf derselben oder einer gekoppelten Oberfläche ausgeglichen wird.

Scope

Dieses Thema behandelt den elektrochemischen Mechanismus der Korrosion in wässrigen Medien: die anodische Auflösung von Metall und die kathodische Reduktion von Sauerstoff- oder Wasserstoffionen, das gemischte Korrosionspotential und den Korrosionsstrom, die thermodynamische Stabilität, abgebildet durch Pourbaix-Diagramme, und die Hauptformen des Angriffs wie gleichmäßige, galvanische, Loch- und Spaltkorrosion. Es bildet die Grundlage für die Vorhersage und Quantifizierung des Materialabbaus.

Core questions

• Welche anodischen und kathodischen Reaktionen führen zur Korrosion eines Metalls in Wasser?
• Wie bestimmen das Korrosionspotential und der Korrosionsstrom die Rate des Metallverlusts?
• Wie sagen Pourbaix-Diagramme voraus, ob ein Metall korrodiert, passiviert oder immun ist?
• Was unterscheidet gleichmäßige Korrosion von lokalisierten Formen wie Loch- und galvanischem Angriff?

Key theories

Theorie des gemischten Potentials

Ein korrodierendes Metall erreicht ein stabiles Korrosionspotential, bei dem sich die gesamten anodischen und kathodischen Ströme ausgleichen; die Größe dieses ausgeglichenen Stroms, der durch Tafel-Extrapolation erhältlich ist, gibt die Korrosionsrate an.

Potential-pH-Diagramme (Pourbaix-Diagramme)

Karten des Elektrodenpotentials gegen den pH-Wert grenzen Bereiche ab, in denen ein Metall thermodynamisch immun, aktiv korrodierend oder passiviert ist, und leiten die Bewertung der Korrosionsanfälligkeit.

Clinical relevance

Wässrige Korrosion ist die Ursache für Ausfälle und Wartungsarbeiten an Pipelines, Brücken, Schiffen und biomedizinischen Implantaten; das Verständnis ihrer Elektrochemie ermöglicht Lebensdauerprognosen, Materialauswahl und Schutzstrategien, die enorme wirtschaftliche und sicherheitstechnische Kosten mindern.

History

Evans etablierte Anfang des 20. Jahrhunderts die elektrochemische Natur der Korrosion; Wagner und Traud formalisierten 1938 die Theorie des gemischten Potentials, und Pourbaix stellte Mitte des 20. Jahrhunderts Potential-pH-Gleichgewichtsdiagramme zusammen, die der Korrosion gemeinsam eine quantitative elektrochemische Grundlage verliehen.

Key figures

• Ulick R. Evans
• Marcel Pourbaix
• Carl Wagner
• Wilhelm Traud

Seminal works

• jones1996
• pourbaix1974
• bard2001

Frequently asked questions

Warum korrodieren zwei verschiedene Metalle im Kontakt schneller?

Wenn ungleiche Metalle in einem Elektrolyten elektrisch verbunden sind, wird das aktivere Metall zur Anode und löst sich bevorzugt auf, während das edlere Metall als Kathode fungiert und die galvanische Korrosion des aktiven Metalls beschleunigt.

Was sagt ein Pourbaix-Diagramm aus?

Es zeigt in Abhängigkeit von Potential und pH-Wert, ob ein Metall thermodynamisch stabil (immun) ist, sich voraussichtlich auflöst (Korrosion) oder von einem schützenden Oxid bedeckt ist (Passivierung), wobei es eher die Tendenz als die Rate angibt.