17.6 Tæring

Tæring er venjulega skilgreind sem niðurbrot málma af völdum náttúrulegs rafefnafræðilegs ferlis. Ryðmyndun á járni, sverting silfurs og blágræn patína sem myndast á kopar eru allt dæmi um tæringu. Heildarkostnaður við viðgerðir og varnir vegna tæringar í Bandaríkjunum er verulegur og er talinn nema meira en hálfri billjón dollara á ári.

Sennilega er þekktasta dæmið um tæringu ryðmyndun á járni. Járn ryðgar þegar það kemst í snertingu við súrefni og vatn. Við ryðmyndun myndast galvaníhlaða á yfirborði járnsins, eins og sýnt er á mynd 17.16. Viðeigandi oxunar- og afoxunarhvörfum er lýst með eftirfarandi jöfnum:

Frekari hvörf járn(II)-myndefnisins í röku lofti leiða til myndunar vötnaðs járn(III)oxíðs sem kallast ryð:

Hlutföll efna í vötnaða efnasambandinu eru breytileg, eins og x í formúlunni gefur til kynna. Ólíkt patínunni á kopar myndar ryð ekki verndandi lag og því heldur tæring járns áfram þegar ryðið flagnar af og nýtt járn kemst í snertingu við andrúmsloftið.

Ein leið til að koma í veg fyrir að járn tærist er að halda því máluðu. Málningarlagið kemur í veg fyrir að vatn og súrefni, sem eru nauðsynleg fyrir ryðmyndun, komist í snertingu við járnið. Svo lengi sem málningin er heil er járnið varið gegn tæringu.

Aðrar aðferðir felast í því að blanda járnið með öðrum málmum. Ryðfrítt stál er til dæmis járnblanda sem inniheldur lítið magn af krómi. Krómið safnast gjarnan nálægt yfirborðinu, þar sem það tærist og myndar verndandi oxíðlag sem ver málminn undir.

Einnig er hægt að vernda járn og aðra málma gegn tæringu með galvaníseringu, ferli þar sem málmurinn sem á að vernda er húðaður með lagi af málmi sem oxast auðveldar, venjulega sinki. Þegar sinklagið er heilt kemur það í veg fyrir að loft komist að járninu undir og hindrar þannig tæringu. Ef sinklagið rofnar vegna tæringar eða núnings getur járnið samt verið varið með bakskautsvörn, sem lýst er í næstu málsgrein.

Önnur mikilvæg leið til að vernda málm er að gera hann að bakskauti í galvaníhlöðu. Þetta kallast bakskautsvörn og má nota fyrir fleiri málma en járn. Til dæmis má koma í veg fyrir eða draga verulega úr ryðmyndun í neðanjarðargeymum og lögnum úr járni með því að tengja þau við virkari málm, svo sem sink eða magnesíum (mynd 17.17). Þetta er einnig notað til að verja málmhluta í vatnshitakútum. Virkari málmarnir, sem hafa lægri afoxunaríspennu, kallast fórnarskaut vegna þess að þeir eyðast þegar þeir tærast, það er oxast, við forskautið. Málmurinn sem á að vernda þjónar sem bakskaut fyrir afoxun súrefnis úr lofti og leiðir einfaldlega rafeindirnar sem flytjast án þess að hvarfast sjálfur. Ef fylgst er rétt með fórnarskautunum og þeim skipt út reglulega má lengja endingartíma járngeyma verulega.