Korózia

Červenohnedá hrdza na železe a oceli je najobyčajnejšia forma korózie. Približne 20% každoročne vyrobeného železa sa použije na náhradne diely za súčasti zničené koróziou železa a ocele. Železo a oceľ sa však široko používajú bez ohľadu na rýchlosť tvorby hrdze, pretože sú relatívne lacné a majú veľkú pevnosť.

Reakcie

Ku korózii obvykle dochádza preto, že na kovovom povrchu vystavenom účinkom poveternostných podmienok dochádza k chemickým reakciám s látkami obsiahnutými v atmosfére. V prípade železa a ocele reaguje prítomné železo s kyslíkom a vodou a vytvára červenohnedú zlúčeninu známu ako hydratovaný oxid železitý. (4Fe + 3O2 + H2O -> 2Fe2O3 . H2O). K hrdzaveniu dochádza taktiež pod vodou, ktorá obvykle obsahuje dostatok rozpusteného kyslíka, aby mohlo dôjsť k chemickým reakciám.

Hrdzavenie dokáže veľmi vážne oslabiť kovové konštrukcie, korózia však často vyzerá horšie, než v skutočnosti je. Je to tak preto, že objem vytvoreného oxidu
železitého je väčší než objem železa zničeného koróziou.

Väčšina ostatných kovov taktiež koroduje. Napríklad sodík a draslík reagujú s vodou veľmi búrlivo, takže musia byť uchovávané v oleji, aby sa zabránilo ich zničeniu atmosférickou vlhkosťou. Niektoré budovy majú medené kopule so svetlozeleným povlakom zo zásaditého síranu meďnatého. (3Cu(OH)2.CuSO4). Ten sa
postupne tvorí, ako meď pomaly reaguje s kyslíkom, vlhkosťou vo vzduchu a znečisťujúcou látkou oxidom siričitým (SO2).

Striebro na čistom vzduchu príliš nekoroduje, ale zlúčeniny síry spôsobujú, že tento kov koroduje a potiahne sa vrstvou čierneho sulfidu strieborného (Ag2S). Preto sa veci zo striebra stávajú matnými alebo začernejú a treba ich vyleštiť. Na zlato a platinu atmosféra a znečisťujúce látky nepôsobia, a preto si ponechávajú svoj lesk.

Rýchla korózia však niekedy nebráni tomu, aby boli kovy používané na výrobu každodenných predmetov. Napríklad hliník sa vo veľkej miere používa na výrobu panvíc a iných predmetov. Aj keď tento kov rýchlo koroduje a neskôr je vystavený účinkom vzduchu, pred ďalšou koróziou ho chráni tenká, ale pevná vrstvička oxidu, ktorá sa rýchlo utvorí na jeho povrchu. Ak sa táto vrstvička oxidu poškodí, utvorí sa takmer okamžite nová.

Alternatívne materiály

V prípade, keď by korózia určitého materiálu spôsobovala problémy, možno niekedy použiť alternatívny materiál. Ak chceme napríklad zabrániť hrdzaveniu, použijeme mosadzné skrutky miesto oceľových. Aj keď mosadz postupne svoj lesk stráca a získava matný povrchový povlak, môže byť tento vzhľad atraktívny a určite je lepší než práškovitá hrdza vznikajúca na oceli. Ale ak musia byť súčiastky zoskrutkované veľmi pevne, neexistuje k oceli žiadna praktická alternatíva.

Oceľ možno vyrobiť tak, aby vydržala také napätie, aké by iné materiály roztrhlo. V takýchto prípadoch je potrebné použiť zliatiny odolné voči hrdzaveniu. Napríklad niektoré armatúry na lodiach sa vyrábajú z určitého druhu nehrdzavejúcej oceli. Tá má vysokú pevnosť a narozdiel od obyčajnej ocele je vysoko odolná voči hrdzaveniu.

Špeciálne zliatiny sú pre mnohé účely príliš drahé, takže sa často používa lacnejšia metóda - potiahnutie základného materiálu povlakom odolným voči korózii. Najjednoduchším povlakom používaným na ochranu oceľových súčiastok je olej. Oceľové skrutky, matky a náradie sa často pokrývajú olejovým filmom okamžite po vyrobení, aby nemohli začať hrdzavieť, pokiaľ sú skladované vo vlhkých podmienkach. Olej slúži ako dočasný povlak, ktorý sa ľahko odstraňuje. Dlhodobejšiu ochranu poskytuje silná vrstva mazacieho tuku nanesená na exponované oceľove súčiastky. Mazací tuk je vhodný pre pohyblivé mechanizmy, pretože poskytuje rovnako mazanie potrebné pre hladkú prevádzku. Na mazací tuk sa ale chytajú čiastočky prachu, ktorými sa tuk znečistí. To síce v stroji nemusí vadiť, ale pre železné a oceľove súčiastky vystavené poveternosti je vhodnejší lakovaný povrch. Farba poskytuje vynikajúcu ochranu, ale pokiaľ sa poškodí, potom k poškodeným miestam môže preniknúť kyslík a vlhkosť, takže začne korozívny proces. Ten sa nakoniec môže rozšíriť i pod neporušenú farbu a spôsobiť oveľa väčšiu škodu. Z toho dôvodu sa musí hrdza z poškodených miest okamžite odstraňovať a musí sa obnoviť pôvodný náter.

Elektrolytické pokovovávanie

Kovy sa často pokrývajú slabou vrstvou iného kovu vďaka procesu, ktorý sa nazýva elektrolytické pokovovávanie. Robí sa preto, aby sa povrch kovu obohatil o jednu, či viac vlastností kovu, ktorý je pod vrstvou.

Pri elektrolytickom pokovovávaní prechádza elektrický prúd chemickým roztokom od jednej elektródy k druhej. Pokovovávaný predmet tvorí katódu (zápornú), kladná elektróda je vyrobena z materiálu, ktorým sa pokovuje. Elektrochemické procesy, ku ktorým pri prechode elektrického prúdu dochádza, spôsobujú nanášanie kovu, ktorým sa pokovuje, na pokovovávaný predmet.

Jednou z dôležitých aplikácií elektrolytického pokovovávania je zhotovovanie povrchových povlakov odolných voči korózii. Napríklad niektoré automobilové súčiastky sa najprv pokovujú niklom, a potom chrómom. Táto kombinácia bráni hrdzaveniu ocele a dáva oceľovým súčiastkam tvrdú a atraktívnu povrchovú úpravu. Mnohé oceľové súčiastky používané na konštrukcie, ako sú skrutky, matky, drôty, plech a traverzy, sa poťahujú zinkom. Tento proces sa nazýva galvanizácia (pozinkovanie) a poskytuje povlak, ktorého účelom je ochrana proti korózii.