Elektrochemische corrosie: Deel 3, uniforme aantasting: Uniforme corrosie in de actieve toestand.

Een lage corrosiesnelheid is behalve in de passieve toestand ook mogelijk als het roestvast staal in de actieve toestand verkeert. Deze toestand komt overeen met corrosiepotentiaal 1 (Ecorr-1) op afbeelding 1 met bijbehorende netto-stroomdichtheid i1. Deze situatie doet zich voor bij roestvast staal dat in aanraking komt met verdund zwavelzuur. Het roestvast staal corrodeert actief.

De wanddikteafname is echter gering in de tijd waardoor de situatie acceptabel is. Milieuzijdige veranderingen waaronder temperatuur, samenstelling en stromingssnelheid zijn direct van invloed op het corrosiegedrag. Dit wordt geïllustreerd door de toename van de netto-stroomdichtheid van i1 naar i2 bij een verhoging van de concentratie van het zwavelzuur. Als de corrosiesnelheid verder toeneemt zijn er twee mogelijkheden:
1. De kritische stroomdichtheid wordt overschreden waarna het metaal in de passieve toestand geraakt en de 
afneemt. Een voorbeeld: In een verdunde, slecht beluchte zwavelzuuroplossing treedt actieve corrosie van roestvast staal op, gekenmerkt door Ecorr-1/i1 op afbeelding 1. Door de oplossing goed te beluchten de corrosiesnelheid eerst toe waarna het roestvast staal vervolgens in de passieve toestand raakt, gekenmerkt door Ecorr-4/i4. Een matige beluchting van de oplossing resulteert in een van de corrosiesnelheid zonder dat de kritische stroomdichtheid wordt overschreden. Deze situatie wordt gekenmerkt door Ecorr-2/i2. Merk op dat lokale verschillen in het stromingsgedrag, zoals luwtes of juist turbulentie in het stromingsprofiel een verschil in corrosiegedrag en corrosiesnelheid veroorzaken. De plaatselijk sneller verlopende aan- en/of afvoer van de bij de corrosiereacties betrokken stoffen in de oplossing zijn hiervan de oorzaak.
2. Het corroderende systeem vertoont niet het kenmerkende actiefpassiefgedrag. In dit geval neemt de corrosiesnelheid verder toe bij agressievere omstandigheden. Dit corrosiegedrag is vergelijkbaar met dat van
ongelegeerd of laaggelegeerd staal. Voorbeelden van milieus die in contact met roestvast staal geen actief-passief gedrag veroorzaken zijn geconcentreerde oplossingen van waterstoffluoride en zoutzuur. De grootte van het passieve gebied van roestvast staal is door de combinatie van de lage pH en de inwerking van agressieve chloride- of fluorideionen tot nul gereduceerd.

Afbeelding 1 A nodische polarisatiecurve van roestvast staal waarin de verschillende mogelijkheden zijn
aangegeven waarin zich uniforme corrosie kan voordoen.



Afbeelding 2Het effect van salpeterzuurtoevoeging op het corrosiegedrag van AISI 304 in zwavelzuur bij 100°C.


Als bekend is dat overgang van actief naar passief gedrag mogelijk is voor een roestvaststaaltype
in een bepaald milieu, dan kan het zinvol zijn deze overgang te bewerkstelligen door beïnvloeding van buitenaf. Het verkrijgen van de gewenste passieve situatie met de bijbehorende lage corrosiesnelheid kan door aanpassing van hetzij het metaal, hetzij het milieu worden nagestreefd. Methoden om van het actieve in het passieve gebied te komen door metaalzijdige aanpassingen zijn:
- Toepassing van een legering waarvoor een lagere kritische stroomdichtheid nodig is om in de passieve toestand te geraken. Legeringstypen met een hoger chroom- en molybdeniumgehalte zijn in een gegeven milieu gemakkelijker te passiveren en hebben dus een lagere kritische stroomdichtheid.
- Een andere mogelijkheid is het toevoegen van legeringselementen waardoor het verloop van de kathodische reactie wordt vergemakkelijkt. De kathodische stroomdichtheid neemt hierdoor toe hetgeen bij een gelijkblijvende kritische stroomdichtheid resulteert in het eerder overschrijden van deze kritische stroomdichtheid. Een goed voorbeeld hiervan is de toevoeging van kleine hoeveelheden platina aan titanium waardoor de reductie van H+-ionen in een zuur milieu in sterke mate wordt gestimuleerd. Ook bij roestvaststaaltypen die koper bevatten blijkt dat het verloop van de kathodische reacties wordt gestimuleerd waardoor de kritische stroomdichtheid makkelijker overschreden wordt en passiviteit eerder ontstaat.
Milieuzijdige aanpassingen die een overgang van actief naar passief gedrag bespoedigen zijn:
- Toevoeging van sterke oxidatoren aan het milieu waaronder:
zuurstof O2 + 2H2O + 4e → 4OHkoper( II)-ionen Cu2+ + 2e → Cu
ijzer(III)-ionen Fe3+ + e → Fe2+
salpeterzuur NO3- + 4H+ + 3e → NO + H2O
Afbeelding 2 toont hoe de toevoeging van salpeterzuur (HNO3) aan zwavelzuur bij 100˚C van invloed is op de corrosiesnelheid van AISI 304. Het toegenomen oxiderend vermogen van de oplossing veroorzaakt passief gedrag met de bijbehorende lage corrosiesnelheid.
- Veranderingen in pH, temperatuur en stroomsnelheid. Zoals al eerder is vermeld zal de kritische stroomdichtheid doorgaans toenemen als het milieu een lagere pH heeft (een hogere zuurgraad) en als de temperatuur hoger is. Verder is het mogelijk van actief naar passief corrosiegedrag over te gaan door het opdrukken van een hogere potentiaal met behulp van een stroombron (er worden elektronen afgevoerd). Deze methode staat bekend als anodische bescherming. Anodische bescherming werkt natuurlijk niet voor metaal milieucombinaties waarbij geen overgang naar passief gedrag voorkomt.