Page 5 - Corrosion Engineering Principles and Practice

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Contents

Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii
1 The Study of Corrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Why Study Corrosion? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 The Study of Corrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Needs for Corrosion Education . . . . . . . . . . . . . 5
1.4 The Functions and Roles of
a Corrosion Engineer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.5 The Corrosion Engineer’s Education . . . . . . . . 11
1.6 Strategic Impact and Cost of
Corrosion Damage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2 Corrosion Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.1 Why Metals Corrode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2 Matter Building Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3 Acidity and Alkalinity (pH) . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.4 Corrosion as a Chemical Reaction . . . . . . . . . . 31
2.4.1 Corrosion in Acids . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.4.2 Corrosion in Neutral and
Alkaline Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3 Corrosion Electrochemistry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.1 Electrochemical Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.2 Anodic Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.3 Faraday’s Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.4 Cathodic Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.5 Surface Area Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4 Corrosion Thermodynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.1 Free Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.2 Standard Electrode Potentials . . . . . . . . . . . . . . 51
4.3 Nernst Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.4 Thermodynamic Calculations . . . . . . . . . . . . . . 55
4.4.1 The Aluminum-Air Power Source . . . 55
4.4.2 Detailed Calculations . . . . . . . . . . . . . . 59
4.4.3 Reference Electrodes . . . . . . . . . . . . . . 62

iii