Hva er korrosjon?

Korrosjon er en kjemisk prosess der et metall reagerer med stoffer i omgivelsene.

Rustdannelse på jern er et godt eksempel på korrosjon: Når jern kommer i kontakt med luft eller vann, reagerer det med oksygenet i lufta eller i vannet.

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

For å forstå hvorfor metaller korroderer, må vi se litt nærmere på de kjemiske egenskapene deres. Siden jern er det mest brukte metallet i industrien, bruker vi det som eksempel, men prinsippene gjelder for alle metaller.

Jern kan forekomme i mange forskjellige former, som reint jern, jernoksid (rust), jernsulfid, jernkarbonat, jernklorid etc. Dersom jern skal skifte fra en form til en annen, vil prosessen i noen tilfeller kreve bruk av energi og i andre tilfeller føre til frigjøring av energi.

Det er en grunnleggende kjemisk lov at et stoff alltid vil strebe etter å være i formen med det laveste energinivået. Når det gjelder jern, er formen med det laveste energinivået jernoksid. Dette er årsaken til at nesten alt jern som fins i naturen, er jernmalm, som i utgangspunktet er jernoksid. Det er nesten umulig å finne et stykke metallisk (tilnærma reint) jern i landskapet.

Når vi omdanner jernmalm til metallisk jern, må vi bruke mye varmeenergi (smelting i ovn i jernverk). Metallisk jern vil alltid strebe etter å bli kvitt denne ekstra energien og konvertere tilbake til jernoksid (rust). Det er denne prosessen vi ser når stål korroderer. Når vi bekjemper korrosjon, kjemper vi derfor faktisk mot en kjemisk lov (naturlov).

Vi kan aldri eliminere eller vinne over en naturlov. Vi kan prøve å nøytralisere effekten eller blokkere konsekvensene, men i det øyeblikket forsvaret vårt svekkes eller skades, vil korrosjonen umiddelbart starte opp igjen. Dette er grunnen til at selv et lite knappenålshull i et ellers perfekt beskyttende belegg er nok til at korrosjon kan oppstå.

Vi kan ikke vinne over naturlover, men vi kan i mange tilfeller bruke dem til vår fordel. Det gjør vi for eksempel i batterier som brukes i lommelykter og andre bærbare elektriske apparater. Batterier inneholder vanligvis to metaller med forskjellig elektropotensial og en elektrolytt (ei væske som kan lede elektrisitet).

Når ett av metallene begynner å korrodere inne i batteriet, dannes det ioner som beveger seg gjennom elektrolytten i retning av det andre metallet, og det frigjøres energi.

Vi får da et overskudd av elektroner på det ikke-korroderende metallet. Hvis disse to metallene så er kopla til via ei ekstern tilkopling, vil elektroner strømme gjennom denne forbindelsen, og vi har strøm som kan brukes, for eksempel til å tenne ei lyspære.

Galvanisk spenning og spenningsrekka

Noen metaller korroderer mer villig og raskere enn andre. Metaller som korroderer svært lite, kalles ofte edelmetaller (for eksempel gull og sølv), mens metaller som korroderer veldig lett, er mindre edle.

Vi kan rangere forskjellige metaller i henhold til hvor edle de er. Da får vi en galvanisk serietabell (også kalt spenningsrekke). Jo lenger unna hverandre i tabellen de to metallene i et batteri er, jo "sterkere" blir batteriet (større spenning).

Hvis to forskjellige metaller brukes i samme konstruksjon, kan vi finne ut hvilket av dem som vil korrodere, ved å se på den galvaniske tabellen. Det minst edle metallet vil korrodere.

Eksempel på detaljert galvanisk serietabell

Anode og katode

Det edle metallet i et batteri kalles katoden, og det mindre edle metallet kalles anoden. Anoden vil sakte oppløses i ioner (korrodere), mens katoden vil være beskytta mot oppløsning. Når gamle, brukte batterier begynner å lekke, kommer det av at korrosjonen har forårsaka hull i anoden slik at elektrolytten renner ut.

Drivkrafta bak korrosjon er den samme naturloven som skaper elektrisitet i et batteri. Hver gang vi har ei korrosjonscelle, vil vi også ha en katode, en anode og en elektrolytt.

Anoden og katoden kan være to forskjellige metaller som er i direkte kontakt med hverandre. Da snakker vi om bimetallisk korrosjon. Men også to forskjellige områder på ett og samme samme metallstykke kan fungere som anode og katode dersom områdene har litt forskjellig elektrokjemisk potensial på grunn av for eksempel urenheter eller krystallinsk struktur. Elektrolytten kan være sjøvann, regnvann eller helt enkelt fuktighet i lufta.

Det er ei rekke faktorer som påvirker korrosjonen. For eksempel får vi større korrosjon (større drivkraft) dess større elektropotensialforskjellen er. I tabellen under finner du en oversikt over andre forhold som påvirker hvor raskt et metall korroderer.