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ENGLISH
15-12-2025-Materials Technologies - Corrosion [EN]-[IT]
With this post, I would like to provide a brief introduction to the topic in question.
(lesson/article code: EX_LZ_34)
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Introduction to Corrosion
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Let's talk about metal corrosion. What is it?
We can say that metal corrosion is a natural degradation process that leads to the loss of the material's original properties, caused by chemical and physical interaction with the surrounding environment.
Corrosion can lead to the following consequences:
- loss of mechanical strength
- reduced material lifespan
- high maintenance costs.
A spontaneous process governed by thermodynamics
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Physically, we can say that corrosion is a process governed by thermodynamics. We must therefore understand what happens to metals.
All metals, except gold, have higher free energy in their pure metallic state than as compounds, so they tend to transform into more stable forms such as oxides and hydroxides. We can say, in a less technical way, that metals tend to revert to nature, and this reversion is the process of corrosion.
An electrochemical phenomenon
Corrosion is an electrochemical phenomenon and occurs through a series of oxidation-reduction reactions.
Oxidation-reduction is a transformation in which one species is oxidized, meaning it loses electrons, and another species is reduced, meaning it gains electrons. These two processes are coupled, meaning they occur simultaneously.
In this transformation, we have an anode and a cathode.
Anode
The metal oxidizes:
Cathode
A species in the environment is reduced.
Practical and economic implications
The economic cost The risk of corrosion is extremely high, and prevention methods are not always correctly implemented.
In 1995, the suspended ceiling of the Zurich swimming pool collapsed. Stress corrosion cracking (SCC) occurred in AISI 304 stainless steel. The structure collapsed completely, causing the deaths of 12 people.
What happened was that the chlorine present in the pool environment triggered localized corrosion in the AISI 304 tie rods. Despite almost no loss of thickness, cracks formed, leading to the sudden failure of the structure.
The Mechanism of Corrosion
If we wanted to briefly explain the mechanism of corrosion, we must say that corrosion is an electrochemical cell.
When a metal comes into contact with an electrolyte—water, moisture, or saline solutions—microscopic anodic and cathodic zones are created on its surface, even if the piece is monolithic.
In the anodic zone, oxidation occurs and the metal releases electrons; in the cathodic zone, reduction occurs, the consumption of electrons.
Important: The electrons released at the anode must be "consumed" at the cathode: this is why the phenomenon is electrochemically coupled.
A potential difference arises between the two zones, and the spontaneity of the process is given by the following formula:
Where:
ΔG = Gibbs free energy change
n = Number of electrons exchanged
F = Faraday constant
ΔE = Electrochemical potential difference
This formula specifies that the greater the potential difference (ΔE) between anode and cathode, the greater the free energy released (ΔG) and therefore the tendency for corrosion.
Water
To discuss the corrosion mechanism, we must also say a few words about water.
Water dissolves oxygen, salts, CO₂, chlorides, etc., and this solution becomes an electrolyte. This allows the movement of ions, which is necessary to complete the electrical circuit between the anode and cathode. The basic concept is that without electrolyte, significant corrosion cannot occur.
The metal is consumed
When corrosion occurs, the metal is physically consumed, and this phenomenon can be generalized, i.e., across the entire surface, or localized (pitting, stress corrosion cracking, etc.).
Destroying a component
Corrosion can destroy a component by causing it to lose only a small amount of material.
This can happen because corrosion can generate cracks, propagate along grain boundaries, and structurally weaken the metal. Therefore, even with just a few μm of material loss, corrosion can cause catastrophic effects.
Conclusions
In conclusion, the corrosion mechanism is a spontaneous electrochemical process in which the metal oxidizes (anode) and a species in the environment is reduced (cathode). This chemical and electrochemical phenomenon is made possible by the presence of an electrolyte and a potential difference between different areas of the metal surface.
Question
Did you know that Belgian chemist Marcel Pourbaix (1904–1998) is considered the father of thermodynamics applied to corrosion?
Did you know that Pourbaix diagrams, published in 1939, are still a cornerstone of corrosion-resistant design today?
ITALIAN
15-12-2025-Tecnologie dei materiali - La corrosione [EN]-[IT]
Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(codice lezione/articolo: EX_LZ_34)
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Introduzione alla corrosione
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Parliamo della corrosione dei metalli. Cosa è?
Possiamo dire che la corrosione dei metalli è un processo naturale di degradazione che porta alla perdita delle proprietà originarie del materiale, causata dall’interazione chimico-fisica con l’ambiente circostante.
La corrosione può portare alle seguenti conseguenze:
-perdita di resistenza meccanica
-riduzione della durata dei materiali
-costi elevati di manutenzione.
Un processo spontaneo governato dalla termodinamica
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Fisicamente possiamo dire che la corrosione è un processo governato dalla termodinamica. Dobbiamo quindi capire bene cosa succede ai metalli.
Tutti i metalli, escluso l’oro, hanno energia libera maggiore allo stato metallico puro che come composti, quindi tendono a trasformarsi in forme più stabili come ossidi e idrossidi. Possiamo dire in maniera poco tecnica che i metalli tendono ad avere un ritorno alla natura e questo ritorno è il processo di corrosione.
Un fenomeno elettrochimico
La corrosione è un fenomeno elettrochimico e procede tramite una serie di reazioni di ossidoriduzione.
L’ossidoriduzione è una trasformazione in cui una specie si ossida, cioè perde elettroni e un’altra specie si riduce, cioè acquista elettroni. Questi due processi sono accoppiati, cioè avvengono simultaneamente.
In questa trasformazione abbiamo un anodo e un catodo
Anodo
Il metallo si ossida:
Catodo
Una specie dell’ambiente si riduce
Implicazioni pratiche ed economiche
Il costo economico della corrosione è elevatissimo, e non sempre si adottano correttamente metodi di prevenzione.
Nel 1995 avvenne il crollo del controsoffitto della piscina di Zurigo. In tale occasione si verificò una corrosione sotto sforzo (SCC) in acciaio inox AISI 304. La struttura collassò completamente e causò la morte di 12 persone.
Successe che il cloro presente nell’ambiente della piscina ha innescato una corrosione localizzata nei tiranti in AISI 304 e nonostante quasi nessuna perdita di spessore, si sono formate cricche che hanno portato al cedimento improvviso della struttura.
Il meccanismo della corrosione
Se volessimo spiegare il meccanismo della corrosione in breve, dobbiamo appunto dire che la corrosione è una cella elettrochimica.
Quando un metallo è a contatto con un elettrolita, cioè acqua, umidità o soluzioni saline, sulla sua superficie si creano microscopiche zone anodiche e catodiche, anche se il pezzo è monolitico.
Nella zona anodica avviene l’ossidazione ed il metallo cede elettroni, nella zona catodica avviene la riduzione, il consumo degli elettroni.
Importante: Gli elettroni liberati all’anodo devono essere “consumati” al catodo: per questo il fenomeno è elettrochimicamente accoppiato.
Tra le due zone nasce una differenza di potenziale e la spontaneità del processo è data dalla seguente formula:
Dove:
ΔG = Variazione di energia libera di Gibbs
n = Numero di elettroni scambiati
F = Costante di Faraday
ΔE = Differenza di potenziale elettrochimico
Questa formula precisa che quanto più grande è il salto di potenziale (ΔE) tra anodo e catodo, tanto maggiore è l’energia libera rilasciata (ΔG) e quindi la tendenza alla corrosione
L'acqua
Per parlare del meccanismo della corrosione dobbiamo anche dire due parole riguardo l'acqua.
L’acqua scioglie ossigeno, sali, CO₂, cloruri ecc. e questa soluzione diventa un elettrolita. Tutto questo permette il movimento degli ioni, necessario per chiudere il circuito elettrico tra anodo e catodo. Il concetto base è che senza elettrolita non ci può essere una corrosione significativa.
Il metallo si consuma
Quando avviene la corrosione il metallo si consuma fisicamente e questo fenomeno può essere generalizzato, cioè su tutta la superficie, oppure localizzato (pitting, stress corrosion cracking ecc.).
Distruggere un componente
La corrosione può distruggere un componente facendogli perdere poco materiale.
Questo può accadere perché la corrosione può generare cricche, propagarsi lungo i bordi di grano ed indebolire strutturalmente il metallo. Quindi anche con pochi μm di perdita di materiale, la corrosione può causare effetti catastrofici.
Conclusioni
In conclusione il meccanismo della corrosione è un processo elettrochimico spontaneo, in cui il metallo si ossida (anodo) e una specie dell’ambiente si riduce (catodo). Questo fenomeno chimico ed elettrochimico è reso possibile dalla presenza di un elettrolita e da una differenza di potenziale tra zone diverse della superficie metallica.
Domanda
Sapevate che il chimico belga Marcel Pourbaix (1904–1998), è considerato il padre della termodinamica applicata alla corrosione?
Sapevate che i diagrammi di Pourbaix, pubblicati nel 1939, sono ancora oggi una delle basi della progettazione anticorrosione?
THE END