Metallide korrosioonikindlus

Mis on korrosioonikindlus?

Metalli korrosioonikindlust nimetatakse korrosioonikindluseks. Selle võime määrab teatud tingimustel korrosioonikiirus. Korrosiooniastme hindamiseks kasutatakse kvantitatiivseid ja kvalitatiivseid näitajaid.

Kvalitatiivsed omadused on järgmised:

• metallpinna välimuse muutmine;

• metalli mikrostruktuuri muutus.

Kvantitatiivsed omadused on järgmised:

• aeg enne esimese korrosioonikolde ilmumist;

• teatud aja jooksul moodustunud korrosioonikollete arv;

• metalli hõrenemine ajaühikus;

• metalli massi muutus pinnaühiku kohta ajaühikus;

• korrosiooni käigus neeldunud või vabanenud gaasi maht pinnaühiku kohta ajaühikus;

• elektrivoolu tihedus antud korrosioonikiiruse korral;

• omaduste muutumine teatud aja jooksul (mehaanilised omadused, peegelduvus, elektritakistus).

Erinevatel metallidel on erinev korrosioonikindlus.Korrosioonikindluse suurendamiseks kasutatakse spetsiaalseid meetodeid: terasele legeerimine, kroomimine, alumiiniumimine, nikeldamine, värvimine, tsinkimine, passiveerimine jne.

Raud ja teras

Hapniku ja puhta vee juuresolekul korrodeerub raud kiiresti, reaktsioon kulgeb vastavalt valemile:

Korrosiooni käigus katab metalli lahtine roostekiht ja see kiht ei kaitse seda üldse edasise hävimise eest, korrosioon jätkub kuni metalli täieliku hävimiseni. Raua aktiivsemat korrosiooni põhjustavad soolalahused: kui õhus on vähegi ammooniumkloriidi (NH4Cl), kulgeb korrosiooniprotsess palju kiiremini. Vesinikkloriidhappe (HCl) nõrgas lahuses kulgeb reaktsioon samuti aktiivselt.

Lämmastikhape (HNO3) kontsentratsioonis üle 50% viib metalli passiveerumiseni - see kaetakse kaitsekihiga, kuigi habras. Aurustunud lämmastikhape on rauale ohutu.

Väävelhape (H2SO4) kontsentratsioonis üle 70% passiveerib rauda ja kui terasklassi St3 hoitakse 90% väävelhappes temperatuuril 40 ° C, siis nendel tingimustel ei ületa korrosioonikiirus 140 mikronit aastas. Kui temperatuur on 90 ° C, jätkub korrosioon 10 korda kiiremini. Väävelhape rauasisaldusega 50% lahustub.

Fosforhape (H3PO4) ei söövita rauda ega ka veevabad orgaanilised lahustid, nagu leeliselised lahused, ammoniaagi vesilahus, kuiv Br2 ja Cl2.

Kui lisate veele tuhandiku naatriumkromaati, muutub see suurepäraseks raua korrosiooni inhibiitoriks, nagu naatriumheksametafosfaat. Kuid klooriioonid (Cl-) eemaldavad raua küljest kaitsekile ja suurendavad korrosiooni.Raud on tehniliselt puhas, sisaldab umbes 0,16% lisandeid ja on väga korrosioonikindel.

Keskmiselt legeeritud ja vähelegeeritud terased

Kroomi, nikli või vase legeerivad lisandid vähelegeeritud ja keskmiselt legeeritud terastes suurendavad nende vastupidavust veele ja atmosfääri korrosioonile. Mida rohkem kroomi, seda suurem on terase oksüdatsioonikindlus. Kuid kui kroomi on alla 12%, siis on keemiliselt aktiivsetel ainetel sellisele terasele hävitav mõju.

Kõrglegeeritud terased

Kõrgelt legeeritud terastes on legeerivaid komponente üle 10%. Kui teras sisaldab 12–18% kroomi, talub selline teras kokkupuudet peaaegu kõigi orgaaniliste hapetega, toiduga, lämmastikhappe (HNO3), aluste ja paljude soolalahuste suhtes. 25% sipelghappes (CH2O2) korrodeerub kõrglegeeritud teras kiirusega umbes 2 mm aastas. Tugevad redutseerivad ained, vesinikkloriidhape, kloriidid ja halogeenid hävitavad aga kõrglegeerterase.

Roostevabad terased, mis sisaldavad 8–11% niklit ja 17–19% kroomi, on korrosioonikindlamad kui ainult kõrge kroomisisaldusega terased.Sellised terased taluvad happelisi oksüdeerivaid aineid, nagu kroomhape või lämmastikhape, aga ka tugevat leelist.

Nikkel lisandina suurendab terase vastupidavust mitteoksüdeerivatele keskkondadele ja atmosfääriteguritele. Kuid keskkond on happeline, redutseeriv ja halogeenioonidega happeline - need hävitavad passiveeriva oksiidikihi, mille tulemusena kaotab teras oma vastupidavuse hapetele.

Roostevabal terasel, millele on lisatud molübdeeni koguses 1–4%, on suurem korrosioonikindlus kui kroom-nikkelterastel.Molübdeen annab vastupidavuse väävlile ja väävelhappele, orgaanilistele hapetele, mereveele ja halogeniididele.

Ferrosilicon (raud, millele on lisatud 13–17% räni), nn raud-räni valu, on SiO2 oksiidkile tõttu korrosioonikindlusega ja mida ei väävel-, lämmastik- ega kroomhape ei suuda hävitada, need ainult tugevdavad seda kaitsekilet. Kuid vesinikkloriidhape (HCl) korrodeerib kergesti ferrosiliitsiumi.

Niklisulamid ja puhas nikkel

Nikkel on vastupidav paljudele teguritele, nii atmosfääri- kui ka laboratoorsetele, puhtale ja soolasele veele, leeliselistele ja neutraalsetele sooladele nagu karbonaadid, atsetaadid, kloriidid, nitraadid ja sulfaadid. Hapnikuvabad ja mittekuumad orgaanilised happed ei kahjusta niklit, samuti keev kontsentreeritud leeliseline kaaliumhüdroksiid (KOH) kontsentratsioonis kuni 60%.

Korrosiooni põhjustavad redutseerivad ja oksüdeerivad keskkonnad, oksüdeerivad leeliselised või happelised soolad, oksüdeerivad happed, nagu lämmastik, niisked gaasilised halogeenid, lämmastikoksiidid ja vääveldioksiid.

Moneli metall (kuni 67% niklit ja kuni 38% vaske) on happekindlam kui puhas nikkel, kuid ei talu tugevalt oksüdeerivate hapete toimet. See erineb üsna kõrge vastupidavuse poolest orgaanilistele hapetele, märkimisväärsele hulgale soolalahustele. Atmosfääri- ja veekorrosioon ei ohusta monel metalli; fluor on ka talle ohutu. Monel metall talub ohutult 40% keeva vesinikfluoriidi (HF) nagu plaatina.

Alumiiniumisulamid ja puhas alumiinium

Alumiiniumi kaitsev oksiidkile muudab selle vastupidavaks tavaliste oksüdeerijate, äädikhappe, fluori, ainult atmosfääri ja märkimisväärse koguse orgaaniliste vedelike suhtes.Tehniliselt puhas alumiinium, milles lisandeid on alla 0,5%, on väga vastupidav vesinikperoksiidi (H2O2) toimele.

See hävib tugevalt redutseerivas keskkonnas söövitavate aluste toimel. Lahjendatud väävelhape ja oleum pole alumiiniumi jaoks kohutavad, kuid keskmise tugevusega väävelhape hävitab selle, nagu ka kuum lämmastikhape.

Vesinikkloriidhape võib hävitada alumiiniumi kaitsva oksiidkile. Alumiiniumi kokkupuude elavhõbeda või elavhõbedasooladega on esimese jaoks hävitav.

Puhas alumiinium on korrosioonikindlam kui näiteks duralumiiniumisulam (milles kuni 5,5% vaske, 0,5% magneesiumi ja kuni 1% mangaani), mis on vähem korrosioonikindel. Silumiin (11–14% räni lisamine) on selles osas stabiilsem.

Vasesulamid ja puhas vask

Puhas vask ja selle sulamid ei korrodeeru soolases vees ega õhus. Vask ei karda korrosiooni: lahjendatud alused, kuiv NH3, neutraalsed soolad, kuivad gaasid ja enamik orgaanilisi lahusteid.

Sulamid nagu pronks, mis sisaldavad palju vaske, taluvad kokkupuudet hapetega, isegi külma kontsentreeritud või kuuma lahjendatud väävelhappega või kontsentreeritud või lahjendatud vesinikkloriidhappega toatemperatuuril (25 ° C).

Hapniku puudumisel ei korrodeeru vask kokkupuutel orgaaniliste hapetega. Ei fluor ega kuiv vesinikfluoriid ei mõju vasele hävitavalt.

Kuid vasesulamid ja puhas vask korrodeeruvad hapniku olemasolul erinevate hapetega, samuti kokkupuutel märja NH3, mõnede happesoolade, märgade gaasidega nagu atsetüleen, CO2, Cl2, SO2. Vask interakteerub kergesti elavhõbedaga.Messing (tsink ja vask) ei ole väga korrosioonikindel.

Vaata täpsemalt siit — Vask ja alumiinium elektrotehnikas

Puhas tsink

Puhas vesi, nagu puhas õhk, ei söövita tsinki. Aga kui vees või õhus on soolasid, süsihappegaasi või ammoniaaki, siis algab tsingi korrosioon. Tsink lahustub alustes, eriti kiiresti - lämmastikhappes (HNO3), aeglasemalt - vesinikkloriid- ja väävelhappes.

Orgaanilised lahustid ja naftasaadused üldjuhul tsinki söövitavalt ei oma, kuid pikaajalise kokkupuute korral näiteks krakitud bensiiniga suureneb bensiini happesus, kuna see õhus oksüdeerub ja algab tsingi korrosioon.

Puhas plii

Plii kõrge vastupidavus veele ja atmosfääri korrosioonile on üldtuntud fakt. See ei korrodeeru ma juhin ja mullas olles. Aga kui vesi sisaldab palju süsihappegaasi, siis plii lahustub selles, kuna tekib pliivesinikkarbonaat, mis on juba lahustuv.

Üldiselt on plii väga vastupidav neutraalsetele lahustele, mõõdukalt leeliselistele lahustele, aga ka mõnele happele: väävel-, fosfor-, kroom- ja väävelhape. Kontsentreeritud väävelhappega (alates 98%) temperatuuril 25 ° C võib plii aeglaselt lahustuda.

Vesinikfluoriid kontsentratsioonis 48% lahustab kuumutamisel plii. Plii reageerib tugevalt vesinikkloriid- ja lämmastikhappega, sipelg- ja äädikhappega. Väävelhape katab plii kergelt lahustuva pliikloriidi (PbCl2) kihiga ja edasine lahustumine ei toimu. Kontsentreeritud lämmastikhappes kaetakse plii ka soolakihiga, kuid lahjendatud lämmastikhape lahustab plii. Kloriidid, karbonaadid ja sulfaadid ei ole plii suhtes agressiivsed, nitraadilahused aga vastupidised.

Puhas titaan

Hea korrosioonikindlus on titaani tunnus.Seda ei oksüdeeri tugevad oksüdeerijad, talub soolalahuseid, FeCl3 jne. Kontsentreeritud mineraalhapped põhjustavad korrosiooni, kuid isegi keev lämmastikhape kontsentratsioonis alla 65%, väävelhape - kuni 5%, vesinikkloriidhape - kuni 5% - ei põhjusta titaani korrosiooni. Normaalne korrosioonikindlus aluste, leeliseliste soolade ja orgaaniliste hapete suhtes eristab titaani teistest metallidest.

Puhas tsirkoonium

Tsirkoonium on väävel- ja vesinikkloriidhappe suhtes vastupidavam kui titaan, kuid vähem vastupidav akvareegiale ja märjale kloorile. Sellel on kõrge keemiline vastupidavus enamiku aluste ja hapete suhtes, vastupidav vesinikperoksiidile (H2O2).

Teatud kloriidide, keeva kontsentreeritud vesinikkloriidhappe, aqua regia (kontsentreeritud lämmastik-HNO3 (65-68 massiprotsenti) ja soolase HCl-i (32-35 massiprotsenti) segu, kuuma kontsentreeritud väävelhappe ja suitseva lämmastikhappe toime Seoses korrosiooniga on see tsirkooniumi selline omadus nagu hüdrofoobsus, see tähendab, et seda metalli ei niisuta vesi ega vesilahused.

Puhas tantaal

Tantaali suurepärane keemiline vastupidavus on sarnane klaasiga. Selle tihe oksiidkile kaitseb metalli temperatuuril kuni 150 ° C kloori, broomi ja joodi mõju eest. Enamik happeid tavatingimustes tantaalile ei mõju, isegi akvaarium ja kontsentreeritud lämmastikhape ei põhjusta korrosiooni. Aluselised lahused tantaalile praktiliselt ei mõju, kuid sellele mõjub vesinikfluoriid ning kasutatakse kontsentreeritud kuuma leelise lahuseid, tantaali lahustamiseks kasutatakse leeliselisi sulameid.