Metālu izturība pret koroziju

Kas ir izturība pret koroziju?

Metāla spēju pretoties korozijai sauc par izturību pret koroziju. Šo spēju nosaka korozijas ātrums noteiktos apstākļos. Lai novērtētu korozijas pakāpi, tiek izmantoti kvantitatīvie un kvalitatīvie raksturlielumi.

Kvalitatīvas īpašības ir šādas:

• metāla virsmas izskata maiņa;

• metāla mikrostruktūras izmaiņas.

Kvantitatīvās īpašības ir šādas:

• laiks pirms pirmā korozijas fokusa parādīšanās;

• noteiktā laika periodā izveidoto korozijas perēkļu skaits;

• metāla retināšana laika vienībā;

• metāla masas izmaiņas uz laukuma vienību laika vienībā;

• korozijas laikā absorbētās vai atbrīvotās gāzes tilpums uz virsmas vienību laika vienībā;

• elektriskās strāvas blīvums noteiktam korozijas ātrumam;

• īpašību izmaiņas noteiktā laika periodā (mehāniskās īpašības, atstarošanas spēja, elektriskā pretestība).

Dažādiem metāliem ir atšķirīga izturība pret koroziju.Lai palielinātu izturību pret koroziju, tiek izmantotas īpašas metodes: sakausēšana tēraudam, hromēšana, aluminizācija, niķelēšana, krāsošana, cinkošana, pasivēšana utt.

Dzelzs un metāls

Skābekļa un tīra ūdens klātbūtnē dzelzs ātri korodē, reakcija notiek pēc formulas:

Korozijas procesā metālu pārklāj irdens rūsas slānis, un šis slānis to nemaz nepasargā no turpmākas iznīcināšanas, korozija turpinās līdz metāla pilnīgai iznīcināšanai. Aktīvāku dzelzs koroziju izraisa sāls šķīdumi: ja gaisā ir kaut nedaudz amonija hlorīda (NH4Cl), korozijas process noritēs daudz ātrāk. Vājā sālsskābes (HCl) šķīdumā reakcija arī noritēs aktīvi.

Slāpekļskābe (HNO3) koncentrācijā virs 50% novedīs pie metāla pasivēšanas — tas tiks pārklāts ar aizsargkārtu, lai arī trauslu. Iztvaicēta slāpekļskābe ir droša dzelzs.

Sērskābe (H2SO4) koncentrācijā virs 70% pasivē dzelzi, un, ja tērauda klase St3 tiek uzglabāta 90% sērskābē 40 ° C temperatūrā, tad šādos apstākļos korozijas ātrums nepārsniegs 140 mikronus gadā. Ja temperatūra ir 90 ° C, korozija turpināsies 10 reizes ātrāk. Sērskābe ar dzelzs koncentrāciju 50% izšķīst.

Fosforskābe (H3PO4) nerūsīs dzelzi, ne arī bezūdens organiskie šķīdinātāji, piemēram, sārma šķīdumi, amonjaka ūdens, sausais Br2 un Cl2.

Ja ūdenim pievienosiet vienu tūkstošdaļu nātrija hromāta, tas kļūs par lielisku dzelzs korozijas inhibitoru, piemēram, nātrija heksametafosfātu. Bet hlora joni (Cl-) noņem aizsargplēvi no dzelzs un palielina koroziju.Gludeklis ir tehniski tīrs, satur apmēram 0,16% piemaisījumu un ir ļoti izturīgs pret koroziju.

Vidēji leģēti un mazleģēti tēraudi

Hroma, niķeļa vai vara leģēšanas piedevas mazleģētiem un vidēji leģētiem tēraudiem palielina to izturību pret ūdens un atmosfēras koroziju. Jo vairāk hroma, jo augstāka ir tērauda oksidācijas pretestība. Bet, ja hroma saturs ir mazāks par 12%, tad ķīmiski aktīvām barotnēm būs destruktīva ietekme uz šādu tēraudu.

Augsti leģēti tēraudi

Augsti leģētos tēraudos leģējošās sastāvdaļas ir vairāk nekā 10%. Ja tērauds satur no 12 līdz 18% hroma, tad šāds tērauds izturēs saskari ar gandrīz jebkuru no organiskajām skābēm, ar pārtiku, būs izturīgs pret slāpekļskābi (HNO3), bāzēm, daudziem sāls šķīdumiem. 25% skudrskābē (CH2O2) augsti leģētais tērauds korodēs ar ātrumu aptuveni 2 mm gadā. Tomēr spēcīgi reducējošie līdzekļi, sālsskābe, hlorīdi un halogēni iznīcinās ļoti leģēto tēraudu.

Nerūsējošie tēraudi, kas satur 8 līdz 11% niķeļa un 17 līdz 19% hroma, ir izturīgāki pret koroziju nekā tēraudi ar augstu hroma saturu atsevišķi.Šādi tēraudi iztur skābās oksidējošās vides, piemēram, hromskābi vai slāpekļskābi, kā arī spēcīgu sārmu.

Niķelis kā piedeva palielinās tērauda izturību pret neoksidējošu vidi, atmosfēras faktoriem. Bet vide ir skāba, reducējoša un skāba ar halogēna joniem, - tie iznīcinās pasivējošā oksīda slāni, kā rezultātā tērauds zaudēs izturību pret skābēm.

Nerūsējošajiem tēraudiem ar molibdēna piedevu no 1 līdz 4% ir augstāka izturība pret koroziju nekā hroma-niķeļa tēraudiem.Molibdēns nodrošinās izturību pret sērskābi un sērskābi, organiskajām skābēm, jūras ūdeni un halogenīdiem.

Ferosilīcijs (dzelzs ar 13 līdz 17% silīcija piedevu), tā sauktais dzelzs-silīcija lējums, ir izturīgs pret koroziju SiO2 oksīda plēves klātbūtnes dēļ un ko nevar iznīcināt ne sērskābe, ne slāpekļskābe, ne hromskābe, tie tikai stiprina šo aizsargplēvi. Bet sālsskābe (HCl) viegli korodēs ferosilīciju.

Niķeļa sakausējumi un tīrs niķelis

Niķelis ir izturīgs pret daudziem atmosfēras un laboratorijas faktoriem, pret tīru un sālsūdeni, pret sārmainiem un neitrāliem sāļiem, piemēram, karbonātiem, acetātiem, hlorīdiem, nitrātiem un sulfātiem. Skābekli nesaturošās un nekarstās organiskās skābes nekaitēs niķelim, kā arī verdošs koncentrēts sārmains kālija hidroksīds (KOH) koncentrācijā līdz 60%.

Koroziju izraisa reducējošas un oksidējošas vides, oksidējoši sārmaini vai skābi sāļi, oksidējošas skābes, piemēram, slāpeklis, mitri gāzveida halogēni, slāpekļa oksīdi un sēra dioksīds.

Monel metāls (līdz 67% niķeļa un līdz 38% vara) ir izturīgāks pret skābēm nekā tīrs niķelis, taču neizturēs spēcīgu oksidējošu skābju iedarbību. Tas atšķiras ar diezgan augstu izturību pret organiskajām skābēm, pret ievērojamu daudzumu sāls šķīdumu. Atmosfēras un ūdens korozija neapdraud monel metālu; fluors arī viņam ir drošs. Monel metāls droši izturēs 40% verdošu ūdeņraža fluorīdu (HF), piemēram, platīnu.

Alumīnija sakausējumi un tīrs alumīnijs

Alumīnija aizsargājošā oksīda plēve padara to izturīgu pret parastajiem oksidētājiem, etiķskābi, fluoru, tikai atmosfēru un ievērojamu daudzumu organisko šķidrumu.Tehniski tīrs alumīnijs, kurā piemaisījumu ir mazāks par 0,5%, ir ļoti izturīgs pret ūdeņraža peroksīda (H2O2) iedarbību.

Tas tiek iznīcināts, iedarbojoties kodīgām bāzēm spēcīgi reducējošā vidē. Atšķaidīta sērskābe un oleums alumīnijam nav briesmīgi, taču vidēja stipruma sērskābe to iznīcinās, tāpat kā karstā slāpekļskābe.

Sālsskābe var iznīcināt alumīnija aizsargājošo oksīda plēvi. Alumīnija saskare ar dzīvsudrabu vai dzīvsudraba sāļiem ir destruktīva pirmajam.

Tīrs alumīnijs ir izturīgāks pret koroziju nekā, piemēram, duralumīnija sakausējums (kurā līdz 5,5% vara, 0,5% magnija un līdz 1% mangāna), kas ir mazāk izturīgs pret koroziju. Silumīns (pievienojot 11 līdz 14% silīcija) šajā ziņā ir stabilāks.

Vara sakausējumi un tīrs varš

Tīrs varš un tā sakausējumi nerūsē sālsūdenī vai gaisā. Varš nebaidās no korozijas: atšķaidītas bāzes, sausais NH3, neitrālie sāļi, sausas gāzes un lielākā daļa organisko šķīdinātāju.

Sakausējumi, piemēram, bronza, kas satur daudz vara, iztur skābju iedarbību, pat aukstu koncentrētu vai karstu atšķaidītu sērskābi vai koncentrētu vai atšķaidītu sālsskābi istabas temperatūrā (25 ° C).

Ja nav skābekļa, varš nerūsē saskarē ar organiskajām skābēm. Ne fluoram, ne sausajam fluorūdeņradim nav destruktīvas ietekmes uz varu.

Bet vara sakausējumus un tīru varu korodē dažādas skābes, ja ir skābeklis, kā arī saskarē ar mitru NH3, dažiem skābju sāļiem, mitrām gāzēm, piemēram, acetilēnu, CO2, Cl2, SO2. Varš viegli mijiedarbojas ar dzīvsudrabu Misiņš (cinks un varš) nav īpaši izturīgs pret koroziju.

Sīkāku informāciju skatiet šeit - Varš un alumīnijs elektrotehnikā

Tīrs cinks

Tīrs ūdens, tāpat kā tīrs gaiss, nerūsē cinku. Bet, ja ūdenī vai gaisā ir sāļi, oglekļa dioksīds vai amonjaks, tad sāksies cinka korozija. Cinks šķīst bāzēs, īpaši ātri — slāpekļskābē (HNO3), lēnāk — sālsskābē un sērskābē.

Organiskajiem šķīdinātājiem un naftas produktiem parasti nav korozīvas ietekmes uz cinku, bet, ja kontakts ir ilgstošs, piemēram, ar krekinga benzīnu, benzīna skābums palielināsies, jo tas oksidējas gaisā un sāksies cinka korozija.

Tīrs svins

Svina augstā izturība pret ūdens un atmosfēras koroziju ir labi zināms fakts. Tas nerūsē Es vadu un atrodoties augsnē. Bet, ja ūdenī ir daudz oglekļa dioksīda, tad svins tajā izšķīst, jo veidojas svina bikarbonāts, kas jau būs šķīstošs.

Kopumā svins ir ļoti izturīgs pret neitrāliem šķīdumiem, vidēji izturīgs pret sārma šķīdumiem, kā arī pret dažām skābēm: sērskābi, fosforskābi, hromskābi un sērskābi. Ar koncentrētu sērskābi (no 98%) 25 ° C temperatūrā svins var lēnām izšķīst.

Ūdeņraža fluorīds 48% koncentrācijā karsējot izšķīdinās svinu. Svins spēcīgi reaģē ar sālsskābi un slāpekļskābi, ar skudrskābi un etiķskābi. Sērskābe pārklāj svinu ar viegli šķīstošu svina hlorīda (PbCl2) slāni, un turpmāka šķīdināšana nenotiks. Koncentrētā slāpekļskābē svins arī tiks pārklāts ar sāls kārtu, bet atšķaidītā slāpekļskābe svinu izšķīdinās. Hlorīdi, karbonāti un sulfāti nav agresīvi pret svinu, savukārt nitrātu šķīdumi ir pretēji.

Tīrs titāns

Laba izturība pret koroziju ir titāna iezīme.To neoksidē spēcīgi oksidētāji, iztur sāls šķīdumus, FeCl3 utt. Koncentrētas minerālskābes izraisīs koroziju, bet pat vāroša slāpekļskābe koncentrācijā, kas mazāka par 65%, sērskābe - līdz 5%, sālsskābe - līdz 5% - neizraisīs titāna koroziju. Normāla korozijas izturība pret bāzēm, sārmu sāļiem un organiskajām skābēm atšķir titānu no citiem metāliem.

Tīrs cirkonijs

Cirkonijs ir izturīgāks pret sērskābi un sālsskābi nekā titāns, bet mazāk izturīgs pret akvāriju un mitru hloru. Tam ir augsta ķīmiskā izturība pret lielāko daļu bāzu un skābju, izturīga pret ūdeņraža peroksīdu (H2O2).

Atsevišķu hlorīdu, verdošas koncentrētas sālsskābes, ūdens regija (koncentrēta slāpekļa HNO3 (65-68 mas.%) un sāls HCl (32-35 mas.%) maisījums, karstas koncentrētas sērskābes un kūpošās slāpekļskābes iedarbība. Kas attiecas uz koroziju, tā ir tāda cirkonija īpašība kā hidrofobitāte, tas ir, šo metālu nesamitrina ne ūdens, ne ūdens šķīdumi.

Tīrs tantals

Tantala lieliskā ķīmiskā izturība ir līdzīga stiklam. Tā blīvā oksīda plēve aizsargā metālu temperatūrā līdz 150 ° C no hlora, broma, joda iedarbības. Lielākā daļa skābju normālos apstākļos neiedarbojas uz tantalu, pat akvārija un koncentrēta slāpekļskābe neizraisa koroziju. Sārma šķīdumi uz tantalu praktiski neietekmē, bet uz to iedarbojas fluorūdeņradis, un tiek izmantoti koncentrēti karstie sārmu šķīdumi, tantala šķīdināšanai izmanto sārmainus kausējumus.