Kva er korrosjon?

Korrosjon er ein kjemisk prosess der eit metall reagerer med stoff i omgivnadene.

Rustdanning på jern er eit godt døme på korrosjon: Når jern kjem i kontakt med luft eller vatn, reagerer det med oksygenet i lufta eller i vatnet.

Reaksjonen fører til at metallet gradvis blir brote ned, og at det oppstår rust. Rust er altså det vi kan kalle eit korrosjonsprodukt.

For å forstå kvifor metall korroderer, må vi sjå litt nærare på dei kjemiske eigenskapane deira. Sidan jern er det mest brukte metallet i industrien, bruker vi det som døme, men prinsippa gjeld for alle metalla.

Jern kan førekomme i mange ulike former, som reint jern, jernoksid (rust), jernsulfid, jernkarbonat, jernklorid etc. Dersom jern skal skifte frå ei form til ei anna, vil prosessen i nokre tilfelle krevje bruk av energi og i andre tilfelle føre til frigjering av energi.

Det er ei grunnleggande kjemisk lov at eit stoff alltid vil streve etter å vere i forma med det lågaste energinivået. Når det gjeld jern, er forma med det lågaste energinivået jernoksid. Dette er årsaka til at nesten alt jern som finst i naturen, er jernmalm, som i utgangspunktet er jernoksid. Det er nesten umogleg å finne eit stykke metallisk (tilnærma reint) jern i landskapet.

Når vi gjer om jernmalm til metallisk jern, må vi bruke mykje varmeenergi (smelting i omn i jernverk). Metallisk jern vil alltid streve etter å bli kvitt denne ekstra energien og konvertere tilbake til jernoksid (rust). Det er denne prosessen vi ser når stål korroderer. Når vi kjempar mot korrosjon, kjempar vi derfor faktisk mot ei kjemisk lov (naturlov).

Vi kan aldri eliminere eller vinne over ei naturlov. Vi kan prøve å nøytralisere effekten eller blokkere konsekvensane, men i den augneblinken forsvaret vårt blir svekt eller skadd, vil korrosjonen omgåande starte opp igjen. Dette er grunnen til at sjølv eit lite knappenålshol i eit elles perfekt vernande belegg er nok til at korrosjon kan oppstå.

Vi kan ikkje vinne over naturlover, men vi kan i mange tilfelle bruke dei til vår fordel. Det gjer vi til dømes i batteri som blir brukte i lommelykter og andre berbare elektriske apparat. Batteri inneheld vanlegvis to metall med ulikt elektropotensial og ein elektrolytt (ei væske som kan leie elektrisitet).

Når eitt av metalla begynner å korrodere inne i batteriet, blir det danna ion som bevegar seg gjennom elektrolytten i retning av det andre metallet, og det blir frigjort energi.

Vi får då eit overskott av elektron på det ikkje-korroderande metallet. Viss desse to metalla så er kopla til via ei ekstern tilkopling, vil elektron strøyme gjennom dette sambandet, og vi har straum som kan brukast, til dømes til å tenne ei lyspære.

Galvanisk spenning og spenningsrekka

Nokre metall korroderer meir villig og raskare enn andre. Metall som korroderer svært lite, blir ofte kalla edelmetall (til dømes gull og sølv), mens metall som korroderer veldig lett, er mindre edle.

Vi kan rangere ulike metall etter kor edle dei er. Då får vi ein galvanisk serietabell (også kalla spenningsrekke). Dess lenger unna kvarandre i tabellen dei to metalla i eit batteri er, dess "sterkare" blir batteriet (større spenning).

Viss to ulike metall blir brukte i same konstruksjon, kan vi finne ut kva for eit av dei som vil korrodere, ved å sjå på den galvaniske tabellen. Det minst edle metallet vil korrodere.

Døme på detaljert galvanisk serietabell

Anode og katode

Det edle metallet i eit batteri blir kalla katoden, og det mindre edle metallet blir kalla anoden. Anoden vil sakte bli oppløyst i ion (korrodere), mens katoden vil vere verna mot oppløysing. Når gamle, brukte batteri begynner å leke, kjem det av at korrosjonen har forårsaka hol i anoden slik at elektrolytten renn ut.

Drivkrafta bak korrosjon er den same naturlova som skaper elektrisitet i eit batteri. Kvar gong vi har ei korrosjonscelle, vil vi også ha ein katode, ein anode og ein elektrolytt.

Anoden og katoden kan vere to ulike metall som er i direkte kontakt med kvarandre. Då snakkar vi om bimetallisk korrosjon. Men også to ulike område på eitt og same same metallstykke kan fungere som anode og katode dersom områda har litt ulikt elektrokjemisk potensial på grunn av til dømes ureiningar eller krystallinsk struktur. Elektrolytten kan vere sjøvatn, regnvatn eller heilt enkelt fukt i lufta.

Det er ei rekke faktorar som påverkar korrosjonen. Til dømes får vi større korrosjon (større drivkraft) dess større elektropotensialforskjellen er. I tabellen under finn du ei oversikt over andre forhold som påverkar kor raskt eit metall korroderer.