(Fr.: corrosion; Du.: Korrosion; Eng.: corrosion), een meestal ongewenste chemische of elektrochemische aantasting van een metaal, uitgaande van het oppervlak, bijv. het roesten van staal. Een enkele maal wordt van de op het oppervlak ontstane corrosielaag een nuttig gebruik gemaakt, bijv. bij roestvast staal, bij weerbestand staal (cor-tenstaal), bij het ontstaan van een patina op brons of koper (standbeeld, dakbedekking) of bij geanodiseerd aluminium.
Van chemische corrosie spreekt men als een chemisch agens direct op een metaaloppervlak inwerkt zonder de aanwezigheid van water, bijv. het verhitten van onedele metalen in lucht waarbij aanloopkleuren ontstaan of een gloeihuid wordt gevormd. Men beschouwt deze verschijnselen veelal als een directe reactie van luchtzuurstof met het metaal, maar in feite spelen ook hierbij sporen vocht veelal een rol. IJzer bijv. kan in watervrije zuivere zuurstof tot hoge temperaturen worden verhit zonder dat het oxideert. Van chemische corrosie wordt ook gesproken in het geval dat bijv. H2S bij hoge temperatuur inwerkt op de reactorwand van een chemische reactor.
Gloei- en walshuid op staal bestaan meestal uit drie lagen, vanaf het metaal gerekend: ijzer(II)oxide FeO, magnetiet Fe3O4 en ijzer(III)oxide Fe2O3.
Elektrochemische corrosie komt tot stand door de vorming van een elektrisch element waarbij water essentieel is. Zo’n element bestaat als regel uit twee verschillende metalen met daartussen een elektrolyt. Als corrosie-element kunnen behalve twee verschillende metalen ook optreden twee verschillende fasetoestanden van één metaallegering, of onzuiverheden en een metaal.
De hoeveelheid ionen bepaalt de corrosiesnelheid. Bij de vorming van een elektrochemisch corrosie-element gaat de anode in oplossing, het andere metaal wordt niet aangetast. Naderhand treden secundaire verschijnselen op, meestal leidend tot een laag van corrosieprodukten.
Welk metaal als anode optreedt volgt in beginsel uit de elektrochemische spanningsreeks; daarnaast hanteert men ook een praktische reeks, waarin een aantal metalen en legeringen ook voorkomt in passieve vorm, ontstaan door aanwezigheid van een onzichtbaar dun oxidehuidje. De polen van een elektrochemisch corrosie-element zijn als regel kortgesloten, zodat, gegeven de geringe elektrische weerstand van metalen, een sterke corrosiestroom zou moeten ontstaan. Dat de corrosieverschijnselen toch niet heftig zijn, wordt veroorzaakt door verschillende vormen van polarisatie. Naast de corrosieprodukten speelt waterstof als polarisator een belangrijke rol. Als voldoende zuurstof toetreedt wordt de waterstof weggeoxideerd en vinden de corrosieverschijnselen voortgang.
Verschijningsvormen van corrosie.
Elektrochemische corrosie heeft een groot aantal verschijningsvormen. Bij oppervlaktecorrosie wordt het gehele metaaloppervlak vrij gelijkmatig aangetast. De sterktevermindering van het voorwerp is daardoor gering, maar het uiterlijk kan sterke schade lijden. Bij putcorrosie treedt een plaatselijke aantasting op die tot diepe invretingen kan leiden. Putcorrosie in een gelijkmatig medium wordt vaak veroorzaakt door halogeenionen die dunne passiveer- en polarisatielagen doorboren. Afzettingen van elektrochemisch edeler elementen, bijv. koolstofdeeltjes op aluminium, veroorzaken eveneens putcorrosie. Onder oude roestlagen komt vaak sterke putcorrosie voor, die het gehele staaloppervlak heeft aangevreten (bij plaat tot perforatie). Putcorrosie (Eng.: pitting) treft men ook aan bij galvanische bedekkingen die edeler zijn dan het grondmetaal, zoals bij nikkel-chroomsystemen op staal (bijv. autobumpers) of verchroomd zinkspuitgietwerk (bijv. deurkrukken van auto’s). De putvorming ontstaat door poriën in de nikkellaag, waardoor een elektrolyt kan doordringen tot de ondergrond. De corrosieprodukten hebben een groter volume dan het aangetaste metaal en drukken de nikkellaag plaatselijk op, waarna in de ondergrond een putje ontstaat.
Interkristalline corrosie.
Bij deze gevaarlijke corrosievormen vindt de aantasting alléén plaats langs de kristallietgrenzen, waardoor de metaalkristallen los van elkaar komen te liggen en het metaal uit elkaar valt. Er behoeft daardoor in grammen uitgedrukt maar weinig metaal te corroderen om kilogrammen materiaal te verwoesten. Interkristallijne corrosie treft men aan o.a. langs de korrelgrenzen van thermisch onjuist behandeld austenitisch roestvast staal, waarbij langs de korrelgrenzen kristalkiemen van chroomcarbide ontstaan, die bij hun groei aan de omgeving chroom onttrekken, zodat zich door chroomtekort een niet meer corrosievaste zone vormt. Dit verschijnsel komt bijv. voor aan weerszijden van lasnaden (welddecay).
Een andere vorm treedt op bij aluminiumkoperlegeringen met 4% koper na verkeerde warmtebehandeling. Langs de korrelgrenzen hebben zich dan kristallen Al2Cu afgescheiden, die edeler zijn dan het grondmateriaal zodat zich langs de korrelgrenzen een corrosiezone ontwikkelt.
Erosieve corrosie treedt op wanneer erosie en corrosie tegelijk op het metaal inwerken. Doordat de erosie het metaaloppervlak voortdurend schoonhoudt, verloopt deze corrosievorm zeer snel (bijv. in de zuigbuis van een zandzuiger op zee).
Spanningscorrosie kan bij vele metalen optreden, meestal met als gevolg een transkristallijne breuk. ‘Season cracking’ (zo genoemd omdat men vroeger meende dat de wisseling der seizoenen daarmee iets te maken had) ontstaat vooral in messing met een massagehalte van ca. 40% zink, dat een veel te grote koudevervorming heeft ondergaan en niet spanningsvrij is gegloeid. Ook bij roestvast staal kan, vooral bij aanwezigheid van chloriden, spanningscorrosie optreden.
Vermoeiingscorrosie is een vorm van spanningscorrosie die reeds bij een lager spanningsniveau en wisselende belasting optreedt.
Passingroest (Eng.: fretting-corrosion) treedt op bij op elkaar geklemde, bij wisselende belasting minimale bewegingen ten opzichte van elkaar makende, stalen onderdelen.
Soms kunnen ook snel stromende vloeistoffen corrosieverschijnselen versnellen, vooral in bochten van leidingen (impingment attack).
Stralingscorrosie is een ingewikkeld complex van verschillende, deels nog onvoldoende bekende corrosievormen dat zich openbaart bij metalen die in een corrosieve omgeving blootstaan aan ioniserende straling.
Spleetcorrosie treedt op diep in nauwe spleten door het verschil in zuurstofgehalte van de lucht bij de opening van de spleet en diep daarin. Daardoor heeft de elektrolyt niet overal dezelfde samenstelling en is diep in de spleten de corrosie het sterkst. Een overeenkomstig verschijnsel treft men aan onder afzettingen in tanks (deposit attack).
Zwerfstroomcorrosie ontstaat wanneer onderaardse of onderwaterstructuren in het circuit van aardstromen worden opgenomen, waardoor elektrochemische aantasting optreedt, bij wisselstroom zowel aan de intree- als aan de uittreeplaats, bij gelijkstroom slechts aan één zijde (metaal gaat werken als bipolaire elektrode).
Onder laksystemen komt onderroest voor, uitgaande van een beschadiging. Een speciale vorm hiervan is de filiforme corrosie die kan optreden bij o.a. onvoldoende voorbehandeld materiaal. Zij kan in korte tijd ver onder de verflaag voortschrijden en de inleiding vormen tot onderroest. Soms wordt één bestanddeel van een legering door corrosie verwijderd en blijft het andere als een poreuze massa over. Dit kan zich voordoen bij o.a. ontzinking van messing. Een overeenkomstig corrosieverschijnsel is grafitering van gietijzer, waarbij het ijzer verdwijnt en alleen een poreuze grafietmassa achterblijft.
Bescherming tegen corrosie.
Bij beschouwing van een (schematisch) kortgesloten corrosie-element, bestaande uit een eerste metaal, een tweede metaal en een elektrolyt, kan men in principe vier plaatsen aangeven waar men de corrosie kan bestrijden; tussen de twee metalen, op de overgang van het tweede metaal en de elektrolyt, in de elektrolyt zelf en op het grensvlak tussen het eerste metaal en de elektrolyt.
Het gescheiden houden van de twee metalen kan plaatsvinden door hiertussen als isolatie een kunststofplaatje aan te brengen, bij boutverbindingen onderlegringen en kunststofbusjes. Ook kan men de twee metalen met eenzelfde galvanische laag bedekken, bijv. door beide te verzinken. Op de overgangsvlakken tussen de twee metalen en de elektrolyt ligt het terrein van de deklagen, zoals lakbedekkingen, galvanische lagen, conversielagen en email.
In de elektrolyt zelf kan men met inhibitoren de corrosieverschijnselen sterk vertragen of vrijwel tot stilstand brengen. Inhibitoren worden ook gebruikt om sommige beschermingssystemen een betere werking te geven, zoals het passiveren na het aanbrengen van een fosfaatlaag of het gebruik van zinkchromaat als pigment in grondverven. Om de elektrochemische corrosie van metalen tegen te gaan wordt soms gebruik gemaakt van kathodische bescherming.
Tenslotte moet gewezen worden op het milieu. Een relatieve vochtigheid beneden 65% veroorzaakt een onderbroken vloeistoffilm op de meeste materialen waardoor de corrosieverschijnselen sterk vertraagd worden. In een droge omgeving treden zij in het geheel niet op. Verontreinigingen van de atmosfeer, bijv. met verneveld zeewater aan de kust of industriegassen, vergroten de ionenconcentratie in de elektrolyt en versnellen daardoor de corrosie. Het uitsluiten van deze stoffen vermindert de corrosie aanzienlijk. In verband met verpakkingsmaterialen moet nog gewezen worden op gasvormige inhibitoren (VPI, van vapour phase inhibitor) die vrijkomen bij verdamping van de vaste vorm en dan een corrosiewerend milieu scheppen. VPI wordt ook vaak aangebracht op pakpapier waarvan de achterzijde met een ondoordringbare kunststoflaag is bedekt. Pakketten plaatmateriaal kunnen met VPI-papier ook bij ongunstige opslagomstandigheden roestvrij bewaard worden. Corrosieonderzoek en -beproeving heeft ten doel de oorzaken van corrosie te verklaren, op te sporen en verwachtingen uit te spreken omtrent het corrosiegedrag van bepaalde materialen of bedekkingen. Een moeilijkheid daarbij is dat de schadelijke omstandigheden tijdens het onderzoek afwezig kunnen zijn.
Corrosieproeven dienen om onder gecontroleerde omstandigheden een voorspelling te doen omtrent corrosieverschijnselen. Bij praktijkproeven, die meestal vergelijkend op een groot aantal systemen tegelijk worden uitgevoerd, worden alle omstandigheden vastgelegd en is ook de uitgangstoestand van de materialen bekend. Een voorbeeld daarvan vormen proefplaten die op een vrachtauto worden gemonteerd en aan ‘normale’ corrosieve omstandigheden blootstaan. Op grote schaal worden buitenexpositieproeven uitgevoerd, bijv. op lakbedekkingen, waarbij proefplaten zo op rekken worden opgesteld dat zij een maximale straling van de zon ontvangen. Vaak worden de proefplaten in verschillende klimaten opgesteld.
Bij versnelde corrosieproeven tracht men in kortere tijd dan bij praktijkproeven uitkomsten te verkrijgen door de corrosieve omstandigheden te verzwaren. Bij beproevingen in een klimaatkast tracht men bijv. de dag- en nachtcyclus en de invloed van regen na te bootsen door de proefstukken een cyclus te doen doorlopen waarin bestraling met een intensieve lichtbron, kunstmatig beregenen en weer opdrogen elkaar afwisselen.
Soms tracht men bepaalde corrosieve omstandigheden alléén te doen inwerken, bijv. bij de zoutnevelproef of zoutsproeiproef waarin een zeeatmosfeer wordt nagebootst, bij de proef van Kesternich waarbij een vochtige, zwaveldioxidehoudende atmosfeer inwerkt of bij de test van Machu waarbij men proefstukken onderdompelt in een oplossing van natriumchloride en waterstofperoxide bij verhoogde temperatuur.
Sommige corrosieproeven dienen specifiek voor het aantonen van één eigenschap. Zo kan men de gevoeligheid voor spanningscorrosie in messing aantonen door op de proefstukken een oplossing van een kwikzout te doen inwerken, waarbij in korte tijd spanningsscheuren ontstaan. De gevoeligheid van gelaste roestvast stalen voorwerpen voor het optreden van weld-decay kan men, volgens de test van Huey, beproeven in kokend salpeterzuur. Tot de specifieke corrosieproeven behoort ook het onderdompelen van proefstukken in bepaalde milieus die voorkomen in de industrie.