🦠 Koroze a ochrana proti ní

Proč kov rezaví

O čem to je

Starému autu prorezavějí prahy, zábradlí na dešti zrezne, pod nátěrem se objeví puchýře. To je koroze. Každý rok kvůli ní zmizí obrovské množství oceli a selhávají mosty, potrubí i stroje.

Strojař musí vědět, proč koroze vzniká a jak jí bránit už při návrhu – volbou materiálu, tvarem součásti a povrchovou úpravou.

Nové pojmy

KorozeSamovolné porušování materiálu chemickou nebo elektrochemickou reakcí s okolím (vzduch, voda, chemikálie).Rezavění oceli, zelená měděnka na střeše.

RezProdukt koroze železa – oxidy a hydroxidy železa. Je pórovitá, odpadává a kov pod ní neochrání.Rezavá skvrna na plechu.

ElektrolytKapalina, která vede elektrický proud, protože obsahuje ionty. I dešťová voda nebo vlhkost ze vzduchu je slabý elektrolyt, slaná voda silnější.Posolená silnice v zimě.

Ušlechtilost kovuJak neochotně kov reaguje. Méně ušlechtilý kov (Mg, Al, Zn, Fe) koroduje snadno, ušlechtilý (Cu, Ag, Au) málo. Pořadí ukazuje elektrochemická řada napětí kovů.Mg – Al – Zn – Fe – Sn – Pb – (H) – Cu – Ag – Au

Dva druhy koroze

Chemická koroze – kov reaguje přímo se suchým plynem, hlavně za vysokých teplot. Například okuje na oceli při kování nebo žíhání.
Elektrochemická koroze – za přítomnosti elektrolytu (vlhkost, voda). Vznikne malý galvanický článek: méně ušlechtilé místo (anoda) se rozpouští, na ušlechtilejším (katodě) probíhá jiná reakce. Je nejčastější.

Elektrochemická koroze potřebuje kov, elektrolyt a kyslík (nebo jiný oxidant). Když jedno chybí, koroze se zastaví nebo zpomalí. Proto ocel v suchu nerezaví a sůl na silnicích korozi urychlí.

Formy koroze

Forma	Jak vypadá	Kde hrozí
rovnoměrná	kov ubývá po celé ploše	nechráněná ocel venku
bodová (důlková)	hluboké malé důlky	korozivzdorná ocel v chloridech (slaná voda)
štěrbinová	koroze ve škvírách	pod podložkami, v přeplátovaných spojích
galvanická	méně ušlechtilý kov se rozpouští u ušlechtilejšího	hliník přišroubovaný k mědi
mezikrystalová	napadá hranice zrn, povrch vypadá zdravě	nevhodně svařená korozivzdorná ocel

Ochrana proti korozi

Volba materiálu: korozivzdorná ocel (aspoň 10,5 % Cr – na povrchu vznikne tenká pasivní vrstva), hliník, plast.

Konstrukce: žádné kapsy, kde stojí voda; otvory pro odtok; nespojovat přímo různé kovy (izolační podložka).

Kovové povlaky: žárové zinkování, galvanické zinkování, niklování, chromování, pocínování.

Nekovové povlaky: nátěry (základ + vrchní barva), práškové lakování, plastové povlaky, smalt.

Konverzní vrstvy: fosfátování, černění oceli, eloxování (anodická oxidace) hliníku.

Elektrochemická ochrana: obětovaná anoda (Zn, Mg) nebo vnější proud – chrání lodě, potrubí v zemi, bojlery.

Úprava prostředí: inhibitory koroze v chladicí kapalině, vysoušení vzduchu, konzervační olej.

Proč pozinkovaný plech nerezaví ani tam, kde je škrábnutý?

Zinek je méně ušlechtilý než železo. Ve škrábanci vznikne článek, ve kterém je zinek anoda a rozpouští se, železo je katoda a je chráněné. Zinek se „obětuje“ místo oceli.

Proč pocínovaná plechovka rezaví rychleji tam, kde je poškrábaná?

Cín je ušlechtilejší než železo. Ve škrábanci je železo anoda a rozpouští se, a to rychleji než bez cínu. Cín chrání jen, když je vrstva neporušená.

✗Nerezová ocel nikdy nekoroduje.

✓Korozivzdorná ocel odolává běžnému prostředí, ale v chloridech (slaná voda, bazény) může korodovat bodově a ve štěrbinách.

Pasivní vrstva chromových oxidů se může v chloridech místně porušit.

Koroze je chemická (plyny za tepla) nebo elektrochemická (s elektrolytem, nejčastější). Chrání se volbou materiálu, konstrukcí bez kapes, povlaky (zinek, nátěry), konverzními vrstvami a obětovanou anodou.

Pokus s hřebíky

O čem to je

Udělej si pokus: dva hřebíky namoč do slané vody. Jeden obtoč měděným drátem, druhý zinkovým plíškem. Za pár dní je hřebík s mědí zrezivělý víc než obvykle a hřebík se zinkem skoro čistý. Proč? Odpověď vysvětlí celou ochranu proti korozi.

Nové pojmy

KorozePostupné ničení kovu reakcí s okolím. U oceli je jejím výsledkem rez.Rezavý hřebík.

Galvanický článekDva různé kovy spojené vodivě a ponořené do elektrolytu. Mezi nimi teče proud a jeden kov se rozpouští.Baterie je řízený galvanický článek.

ElektrolytVodivá kapalina s ionty: slaná voda, ale i vlhkost ze vzduchu.Mořská voda je silný elektrolyt.

Anoda a katodaPři korozi anoda = kov, který se rozpouští (koroduje). Katoda = kov, který je chráněný.Ve dvojici zinek–železo je anodou zinek.

Řada ušlechtilosti kovůKovy seřazené od nejméně ušlechtilého (koroduje nejsnáz) po nejušlechtilejší: Mg – Al – Zn – Fe – Sn – Pb – Cu – Ag – Au.Méně ušlechtilý kov ve dvojici koroduje a ušlechtilejší chrání.

Vysvětlení pokusu

Hřebík (Fe) + měď (Cu) v slané vodě: měď je ušlechtilejší → železo je anoda → železo koroduje rychleji.

Hřebík (Fe) + zinek (Zn): zinek je méně ušlechtilý → zinek je anoda → zinek koroduje, železo je chráněné.

Hřebík sám: koroduje „normálně“ – na jeho povrchu vznikají malé články mezi místy s různým složením.

Dva kovy ve vlhku tedy nikdy nespojuj bez rozmyslu. Ten méně ušlechtilý bude korodovat rychleji.

Doplň podle řady ušlechtilosti. Vždy koroduje ten kov, který je v řadě víc vlevo.

Kde se to využívá

Ochrana	Princip	Příklad
žárové zinkování	povlak zinku – chrání i ve škrábanci (obětuje se)	svodidla, stožáry, šrouby
obětovaná anoda	kus Zn nebo Mg přišroubovaný k chráněnému dílu	trup lodi, bojler
katodická ochrana vnějším proudem	zdroj proudu udělá z chráněného dílu katodu	plynovody v zemi
nátěr, lak	odděluje kov od vody a vzduchu	konstrukce, stroje
eloxování hliníku	zesílí ochrannou vrstvu oxidu	profily, kliky
korozivzdorná ocel	chrom tvoří tenkou ochrannou (pasivní) vrstvu	kuchyňské dřezy, potravinářství

Hliníkový plech chceš přišroubovat ocelovými šrouby na mokrém místě. Co uděláš?

Hliník je méně ušlechtilý než ocel → hrozí galvanická koroze hliníku. Použij izolační podložky (plast), šrouby z vhodného materiálu nebo s povlakem a spoj natři, aby do něj nezatékala voda.

Proč se do bojleru dává hořčíková anoda a proč se má měnit?

Hořčík je méně ušlechtilý než ocel nádrže. Je anodou a rozpouští se místo nádrže. Postupně se spotřebuje, a když zmizí, začne korodovat nádrž. Proto se kontroluje a vyměňuje.

✗Na ocel dám měděné nýty, měď nerezaví, tak to vydrží déle.

✓Ve vlhku bude ocel kolem měděných nýtů korodovat rychleji.

Měď je ušlechtilejší. Ocel je v tomto článku anoda a rozpouští se.

Ve dvojici kovů s elektrolytem koroduje ten méně ušlechtilý (anoda). Zinkový povlak a obětované anody toho využívají k ochraně oceli. Různé kovy ve vlhku izoluj a natírej.

🧩Plasty a kompozity