Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1957, H. 45 - Aluminiums korrosion i atomreaktorer, av Gunnar Gabrielson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
bayerit-bildning:
Al + 3 0H-—» A1(0H)3 + 3 e" (2)
boehmit-bildning:
Al + 3 OH- —► AIO(OH) + H20 + 3 e~ (3)
oxid-bildning:
Al + 3 OH"—> |ALA, + ?H20 + 3 e" (4)
Dessa skikt utbildas på aluminiets yta och
tillväxer genom att det ena eller det andra (eller
eventuellt båda) av de reagerande ämnena
vandrar genom filmen, varvid reaktionen
fortsätter.
Katodprocessen
De fria elektroner, som bildats enligt
reaktionerna (1)—(4), måste neutraliseras genom en
katodreaktion. Detta kan ske på något av
följande sätt:
metallutfällning:
M+ + e~ —>• M (5)
vätgasutveckling:
2 H+ + 2 e" —► H2 (6)
reduktion av katjon:
M2+ + e~ —> M+ (7)
reduktion av anjon:
X- + e~—> X(8)
molekylär reduktion, t.ex. av syre, som
förlöper i två steg enligt
02+ 2 H20 + 2 e" —► 2 OH" + H202 (9)
H202 + 2 e~ —> 2 OH" (10)
Metallutfällning sker, om mera ädla metaller
än aluminium finns i lösningen, såvida inga
särskilda hinder för en dylik reaktion finnes.
Vätgasutveckling beror bl.a. på lösningens pH
och på överspänningarna på ytorna i fråga.
Aluminium har en mycket hög överspänning
för väte, minst 0,8 V. De övriga reaktionerna
(katjon-, anjon- och molekylär reduktion)
beror på de närvarande ämnenas
oxidations-reduktionspotentialer vid ifrågavarande
koncentrationer.
Skyddsfilmen och dess tillväxt
Aluminiums passivitet beror helt och hållet på
utbildningen av en skyddande hydroxid- eller
oxidfilm på metallens yta. Oxidfilmen ger
verklig passivitet åt aluminium, medan de olika
hydroxidskikten ger sämre skydd. En verklig
oxidfilm bildas endast vid anodoxidering av
aluminium och eventuellt i lösningar,
innehållande komplexa joner, såsom kromat och
sili-kat. Detta kan förklara aluminiums goda
korrosionsegenskaper i lösningar innehållande dessa
joner.
Mekanismen vid bildningen av ett oxidskikt i
sådana lösningar är inte fullt klarlagd, men det
antas, att de komplexbildande jonerna
adsor-beras starkare vid metallytan än OH-joner och
därför tränger undan dessa. De överför
därefter syreatomer till metallytan, varefter de
återvinner syreatomer från det i vattnet lösta
syret. Enligt denna åsikt skulle alltså kromat
och silikat verka som katalysatorer för
överföring av löst syre från lösning till metall.
Olika joners förmåga att befordra
utbildningen av ett verkligt oxidskikt beror framför allt
på centralatomens storlek men också, ehuru i
mindre grad, på dess laddning. Ju mindre
centralatomen är och ju större dess laddning,
desto effektivare är jonens oxidbildande, dvs.
passiverande, förmåga. Kromat och borat är
t.ex. effektivare än sulfat och silikat, eftersom
den sexvärda kromjonen och den trevärda
bor-jonen är mindre än den sexvärda svaveljonen
och den fyrvärda kiseljonen.
Vanligen bildas dock olika hydroxidfilmer,
då aluminium reagerar med vatten. Härvid
bildas vid temperaturer upp till 125° C bayerit,
medan vid högre temperaturer boehmit bildas3.
Vid en så hög temperatur som 350° C bildas till
största delen boehmit, men dessutom ett
verkligt oxidskikt närmast aluminiets yta.
Vissa joner har benägenhet att delvis förstöra
den passiverande filmen och ger upphov till
punktangrepp på aluminium. Sådana joner är
t.ex. klorid-, fluorid- och kopparjoner.
Experiment har visat, att redan 0,1 mg/1 kopparjon i
lösningen är tillräckligt för att punktangrepp
skall uppstå.
Temperaturens inverkan
Aluminiums korrosion i vatten och
vattenlösningar förlöper på olika sätt vid olika
temperaturer. Den temperatur vid vilken
korrosionen ändrar karaktär ligger vid ca 200°G1,2.
Temperaturer under 200°C
Under 200°C sker korrosionen under de första
dygnen ganska snabbt, men dess hastighet
minskar sedan avsevärt. Experiment med
2S-aluminium (dvs. aluminium med minst 99 %
Al) i destillerat vatten visar (fig. 1) att
korrosionshastigheten är relativt snabb under de
tre första dygnen, varefter den minskar
avsevärt och slutligen blir i stort sett konstant.
Viktigt är att korrosionshastigheten även vid
en så hög temperatur som 200°C är relativt
liten, motsvarande en viktförlust av ca 2,5
mg/dm2dygn. Motsvarande värde vid 50°C är
0,03 mg/dnrdygn. En viktförlust av 1 mg/dm2
dygn motsvarar en penetreringshastighet av
13,5 n/år.
Lösningens pH-värde har stor betydelse för
aluminiums korrosion. Vid vanlig temperatur
är korrosionshastigheten lägst vid pH ca 6,5
och obetydlig vid pH 5—7. Då temperaturen
stiger, sjunker pH-värdet för minimikorrosion,
varvid pH-värdets minskning ungefär
motsvarar den ökning av hydroxidjonhalten, som
beror på vattnets ökade dissociation vid högre
temperaturer. Inom pH-området för
minimikorrosion har vattnets strömningshastighet
föga inverkan på korrosionshastigheten. Vid
1096 TEKN ISK TI DSKRI FT 1957
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
