Metalų atsparumas korozijai

Kas yra atsparumas korozijai?

Metalo gebėjimas atsispirti korozijai vadinamas atsparumu korozijai. Šį gebėjimą lemia korozijos greitis tam tikromis sąlygomis. Korozijos laipsniui įvertinti naudojamos kiekybinės ir kokybinės charakteristikos.

Kokybinės savybės yra šios:

• pakeisti metalinio paviršiaus išvaizdą;

• metalo mikrostruktūros pasikeitimas.

Kiekybinės charakteristikos yra šios:

• laikas iki pirmojo korozijos židinio atsiradimo;

• per tam tikrą laiką susidariusių korozijos židinių skaičius;

• metalo ploninimas per laiko vienetą;

• metalo masės pokytis ploto vienetui per laiko vienetą;

• korozijos metu absorbuotų arba išsiskyrusių dujų tūris paviršiaus vienetui per laiko vienetą;

• elektros srovės tankis esant tam tikram korozijos greičiui;

• savybių pasikeitimas per tam tikrą laikotarpį (mechaninės savybės, atspindėjimas, elektrinė varža).

Skirtingi metalai turi skirtingą atsparumą korozijai.Atsparumui korozijai padidinti naudojami specialūs metodai: legiravimas plienui, chromavimas, aliuminavimas, nikeliavimas, dažymas, cinkavimas, pasyvavimas ir kt.

Geležis ir plienas

Esant deguoniui ir grynam vandeniui, geležis greitai korozuoja, reakcija vyksta pagal formulę:

Korozijos procese metalą dengia laisvas rūdžių sluoksnis, o šis sluoksnis jo visiškai neapsaugo nuo tolesnio sunaikinimo, korozija tęsiasi tol, kol metalas visiškai suardomas. Aktyvesnę geležies koroziją sukelia druskų tirpalai: jei ore bus nors šiek tiek amonio chlorido (NH4Cl), korozijos procesas vyks daug greičiau. Silpnajame druskos rūgšties (HCl) tirpale reakcija taip pat vyks aktyviai.

Azoto rūgštis (HNO3), kurios koncentracija didesnė nei 50%, sukels metalo pasyvavimą - jis bus padengtas apsauginiu sluoksniu, nors ir trapiu. Išgarinta azoto rūgštis yra saugi geležiui.

Sieros rūgštis (H2SO4), kurios koncentracija didesnė nei 70%, pasyvina geležį, o jei St3 plienas laikomas 90% sieros rūgštyje 40 ° C temperatūroje, tada tokiomis sąlygomis korozijos greitis neviršys 140 mikronų per metus. Jei temperatūra yra 90 ° C, korozija tęsis 10 kartų greičiau. Sieros rūgštis, kurios geležies koncentracija yra 50%, ištirps.

Fosforo rūgštis (H3PO4) nerūdys geležies, taip pat bevandeniai organiniai tirpikliai, tokie kaip šarminiai tirpalai, vandeninis amoniakas, sausas Br2 ir Cl2.

Jei į vandenį įpilsite tūkstantąją natrio chromato, jis taps puikiu geležies korozijos inhibitoriumi, kaip natrio heksametafosfatas. Tačiau chloro jonai (Cl-) pašalina apsauginę plėvelę nuo geležies ir padidina koroziją.Lygintuvas yra techniškai grynas, turi apie 0,16% priemaišų ir yra labai atsparus korozijai.

Vidutinio ir mažai legiruoto plieno

Chromo, nikelio ar vario legiravimo priedai mažai legiruotuose ir vidutiniškai legiruotuose plienuose padidina jų atsparumą vandeniui ir atmosferinei korozijai. Kuo daugiau chromo, tuo didesnis plieno atsparumas oksidacijai. Bet jei chromo yra mažiau nei 12%, tada chemiškai aktyvios terpės tokiam plienui turės destruktyvų poveikį.

Labai legiruotas plienas

Labai legiruotame pliene legiravimo komponentai yra daugiau nei 10%. Jei pliene yra nuo 12 iki 18% chromo, tai toks plienas atlaikys sąlytį su beveik bet kokiomis organinėmis rūgštimis, su maistu, bus atsparus azoto rūgščiai (HNO3), bazėms, daugeliui druskų tirpalų. 25% skruzdžių rūgštyje (CH2O2) labai legiruotas plienas korozijos greitis yra apie 2 mm per metus. Tačiau stiprūs reduktoriai, druskos rūgštis, chloridai ir halogenai sunaikins labai legiruotą plieną.

Nerūdijantis plienas, kuriame yra 8–11 % nikelio ir 17–19 % chromo, yra atsparesnis korozijai nei vien tik plienai, kuriuose yra daug chromo. Tokie plienai atlaiko rūgštines oksiduojančias terpes, tokias kaip chromo rūgštis arba azoto rūgštis, taip pat stiprius šarminius.

Nikelis kaip priedas padidins plieno atsparumą neoksiduojančiai aplinkai, atmosferos veiksniams. Bet aplinka rūgšti, redukuojanti ir rūgšti su halogeno jonais, – jie ardys pasyvuojantį oksido sluoksnį, dėl to plienas praras atsparumą rūgštims.

Nerūdijantis plienas, į kurį pridėta nuo 1 iki 4% molibdeno, turi didesnį atsparumą korozijai nei chromo-nikelio plienas.Molibdenas suteiks atsparumo sierai ir sieros rūgščiai, organinėms rūgštims, jūros vandeniui ir halogenidams.

Ferosilicis (geležis su 13–17 % silicio), vadinamasis geležies ir silicio liejinys, turi atsparumą korozijai dėl SiO2 oksido plėvelės, kurios negali sunaikinti nei sieros, nei azoto, nei chromo rūgštys, jie tik sustiprina šią apsauginę plėvelę. Tačiau vandenilio chlorido rūgštis (HCl) lengvai ėsdina ferosilicis.

Nikelio lydiniai ir grynas nikelis

Nikelis yra atsparus daugeliui veiksnių, tiek atmosferos, tiek laboratorinių, švariam ir sūriam vandeniui, šarminėms ir neutralioms druskoms, tokioms kaip karbonatai, acetatai, chloridai, nitratai ir sulfatai. Nikeliui nepakenks neprisotintos deguonies ir nekarštos organinės rūgštys, taip pat verdantis koncentruotas šarminis kalio hidroksidas (KOH), kurio koncentracija iki 60 proc.

Koroziją sukelia redukuojančios ir oksiduojančios terpės, oksiduojančios šarminės arba rūgštinės druskos, oksiduojančios rūgštys, tokios kaip azotas, drėgni dujiniai halogenai, azoto oksidai ir sieros dioksidas.

Monel metalas (iki 67% nikelio ir iki 38% vario) yra atsparesnis rūgštims nei grynas nikelis, tačiau neatlaikys stiprių oksiduojančių rūgščių poveikio. Jis skiriasi gana dideliu atsparumu organinėms rūgštims, dideliam druskos tirpalų kiekiui. Atmosferos ir vandens korozija nekelia grėsmės monel metalui; fluoras jam taip pat saugus. Monel metalas saugiai atlaikys 40% verdantį vandenilio fluoridą (HF), kaip platina.

Aliuminio lydiniai ir grynas aliuminis

Dėl apsauginės aliuminio oksido plėvelės jis yra atsparus įprastiems oksidatoriams, acto rūgščiai, fluorui, vien atmosferai ir dideliam kiekiui organinių skysčių.Techniškai grynas aliuminis, kuriame priemaišų yra mažiau nei 0,5%, yra labai atsparus vandenilio peroksido (H2O2) poveikiui.

Jis sunaikinamas veikiant šarminėms bazėms stipriai redukuojančioje aplinkoje. Praskiesta sieros rūgštis ir oleumas nėra baisūs aliuminiui, tačiau vidutinio stiprumo sieros rūgštis jį sunaikins, kaip ir karšta azoto rūgštis.

Vandenilio chlorido rūgštis gali sunaikinti apsauginę aliuminio oksido plėvelę. Aliuminio kontaktas su gyvsidabriu arba gyvsidabrio druskomis yra žalingas pirmiesiems.

Grynas aliuminis atsparesnis korozijai nei, pavyzdžiui, duraliuminio lydinys (kuriame iki 5,5 % vario, 0,5 % magnio ir iki 1 % mangano), kuris yra mažiau atsparus korozijai. Siluminas (pridedant nuo 11 iki 14% silicio) šiuo atžvilgiu yra stabilesnis.

Vario lydiniai ir grynas varis

Grynas varis ir jo lydiniai nerūdija sūriame vandenyje ar ore. Varis nebijo korozijos: praskiestų bazių, sauso NH3, neutralių druskų, sausų dujų ir daugumos organinių tirpiklių.

Lydiniai, tokie kaip bronza, kuriuose yra daug vario, atlaiko rūgščių poveikį, net šaltą koncentruotą ar karštą praskiestą sieros rūgštį arba koncentruotą arba praskiestą druskos rūgštį kambario temperatūroje (25 °C).

Trūkstant deguonies, varis nerūdija sąlytyje su organinėmis rūgštimis. Nei fluoras, nei sausas vandenilio fluoridas neturi destruktyvaus poveikio variui.

Bet vario lydinius ir gryną varį korozuoja įvairios rūgštys, jei yra deguonies, taip pat kontaktuodami su šlapiu NH3, kai kuriomis rūgščių druskomis, šlapiomis dujomis, tokiomis kaip acetilenas, CO2, Cl2, SO2. Varis lengvai sąveikauja su gyvsidabriu.Žalvaris (cinkas ir varis) nėra labai atsparus korozijai.

Daugiau informacijos rasite čia - Varis ir aliuminis elektrotechnikoje

Grynas cinkas

Švarus vanduo, kaip ir grynas oras, cinko nerūdija. Bet jei vandenyje ar ore yra druskų, anglies dioksido ar amoniako, prasidės cinko korozija. Cinkas tirpsta bazėse, ypač greitai - azoto rūgštyje (HNO3), lėčiau - druskos ir sieros rūgštyse.

Organiniai tirpikliai ir naftos produktai paprastai neturi korozinio poveikio cinkui, tačiau jei kontaktas yra ilgalaikis, pavyzdžiui, su krekingu benzinu, padidės benzino rūgštingumas, nes jis oksiduojasi ore ir prasidės cinko korozija.

Grynas švinas

Didelis švino atsparumas vandeniui ir atmosferinei korozijai yra gerai žinomas faktas. Jis nerūdija Aš vadovauju o kai dirvoje. Bet jei vandenyje yra daug anglies dvideginio, tai švinas jame ištirps, nes susidaro švino bikarbonatas, kuris jau bus tirpus.

Apskritai švinas yra labai atsparus neutraliems tirpalams, vidutiniškai atsparus šarminiams tirpalams, taip pat kai kurioms rūgštims: sieros, fosforo, chromo ir sieros. Su koncentruota sieros rūgštimi (nuo 98%), esant 25 ° C temperatūrai, švinas gali lėtai ištirpti.

Vandenilio fluoridas, kurio koncentracija 48 %, ištirps šviną kaitinant. Švinas stipriai reaguoja su druskos ir azoto rūgštimis, su skruzdžių ir acto rūgštimis. Sieros rūgštis padengs šviną šiek tiek tirpiu švino chlorido (PbCl2) sluoksniu ir tolesnis tirpimas nebus tęsiamas. Koncentruotoje azoto rūgštyje švinas taip pat bus padengtas druskos sluoksniu, tačiau praskiesta azoto rūgštis šviną ištirpdys. Chloridai, karbonatai ir sulfatai nėra agresyvūs švinui, o nitratų tirpalai – priešingai.

Grynas titanas

Geras atsparumas korozijai yra titano bruožas.Jis neoksiduojamas stiprių oksidatorių, atlaiko druskų tirpalus, FeCl3 ir kt. Koncentruotos mineralinės rūgštys sukels koroziją, tačiau net ir verdanti azoto rūgštis, kurios koncentracija mažesnė nei 65%, sieros rūgštis - iki 5%, druskos rūgštis - iki 5% - nesukels titano korozijos. Normalus atsparumas korozijai bazėms, šarminėms druskoms ir organinėms rūgštims išskiria titaną iš kitų metalų.

Grynas cirkonis

Cirkonis yra atsparesnis sieros ir druskos rūgščiai nei titanas, bet mažiau atsparus akvaregijai ir šlapiam chlorui. Jis pasižymi dideliu cheminiu atsparumu daugumai bazių ir rūgščių, atsparus vandenilio peroksidui (H2O2).

Tam tikrų chloridų, verdančios koncentruotos druskos rūgšties, vandens regio (koncentruoto azoto HNO3 (65–68 masės%) ir druskos HCl (32–35 masės%) mišinys, karšta koncentruota sieros rūgštis ir rūkstanti azoto rūgštis sukelia Kalbant apie koroziją, tai tokia cirkonio savybė kaip hidrofobiškumas, tai yra, šis metalas nėra sudrėkintas nei vandeniu, nei vandeniniais tirpalais.

Grynas tantalas

Puikus tantalo cheminis atsparumas panašus į stiklo. Jo tanki oksido plėvelė apsaugo metalą iki 150 ° C temperatūroje nuo chloro, bromo, jodo poveikio. Dauguma rūgščių normaliomis sąlygomis neveikia tantalo, net akvaregija ir koncentruota azoto rūgštis nesukelia korozijos. Šarminiai tirpalai tantalui praktiškai nedaro įtakos, tačiau jį veikia vandenilio fluoridas ir naudojami koncentruoti karštų šarmų tirpalai, tantalui ištirpinti naudojami šarminiai tirpalai.