Korrosjonsbestandighet av metaller

Hva er korrosjonsbestandighet?

Et metalls evne til å motstå korrosjon kalles korrosjonsmotstand. Denne evnen bestemmes av korrosjonshastigheten under visse forhold. Kvantitative og kvalitative egenskaper brukes for å vurdere korrosjonsgraden.

De kvalitative egenskapene er:

• endre utseendet på metalloverflaten;

• endring i metallets mikrostruktur.

De kvantitative egenskapene er:

• tid før utseendet til det første fokuset på korrosjon;

• antall korrosjonsfoci dannet over en viss tidsperiode;

• metalltynning per tidsenhet;

• endring i metallmasse per arealenhet per tidsenhet;

• volumet av gass som absorberes eller frigjøres under korrosjon per overflateenhet per tidsenhet;

• elektrisk strømtetthet for en gitt korrosjonshastighet;

• endring i egenskap over en periode (mekaniske egenskaper, reflektivitet, elektrisk motstand).

Ulike metaller har ulik motstand mot korrosjon.For å øke korrosjonsmotstanden brukes spesielle metoder: legering for stål, forkromning, aluminisering, fornikling, maling, sinkbelegg, passivering, etc.

Jern og stål

I nærvær av oksygen og rent vann korroderer jern raskt, reaksjonen fortsetter i henhold til formelen:

I korrosjonsprosessen dekker et løst lag med rust metallet, og dette laget beskytter det ikke i det hele tatt mot ytterligere ødeleggelse, korrosjonen fortsetter til metallet er fullstendig ødelagt. Den mer aktive korrosjonen av jern er forårsaket av saltløsninger: hvis til og med litt ammoniumklorid (NH4Cl) er tilstede i luften, vil korrosjonsprosessen gå mye raskere. I en svak løsning av saltsyre (HCl) vil reaksjonen også foregå aktivt.

Salpetersyre (HNO3) i en konsentrasjon over 50% vil føre til passivering av metallet - det vil være dekket med et beskyttende lag, om enn skjørt. Fordampet salpetersyre er trygt for jern.

Svovelsyre (H2SO4) i en konsentrasjon over 70 % passiverer jern, og hvis stålklasse St3 lagres i 90 % svovelsyre ved en temperatur på 40 ° C, vil korrosjonshastigheten under disse forholdene ikke overstige 140 mikron per år. Hvis temperaturen er 90 ° C, vil korrosjonen fortsette med en 10 ganger høyere hastighet. Svovelsyre med en jernkonsentrasjon på 50 % vil løse seg opp.

Fosforsyre (H3PO4) vil ikke korrodere jern, og heller ikke vannfrie organiske løsemidler som alkaliske løsninger, vandig ammoniakk, tørr Br2 og Cl2.

Hvis du tilsetter en tusendel natriumkromat til vann, vil det bli en utmerket jernkorrosjonsinhibitor, som natriumheksametafosfat. Men klorioner (Cl-) fjerner beskyttelsesfilmen fra jernet og øker korrosjonen.Jernet er teknisk rent, inneholder ca. 0,16 % urenheter og er svært motstandsdyktig mot korrosjon.

Mellomlegert og lavlegert stål

Legeringstilsetninger av krom, nikkel eller kobber i lavlegerte og middels legerte stål øker deres motstand mot vann og atmosfærisk korrosjon. Jo mer krom, jo ​​høyere er oksidasjonsmotstanden til stålet. Men hvis krom er mindre enn 12 %, vil kjemisk aktive medier ha en destruktiv effekt på slikt stål.

Høylegerte stål

I høylegerte stål er legeringskomponentene mer enn 10 %. Hvis stålet inneholder fra 12 til 18% krom, vil slikt stål tåle kontakt med nesten alle de organiske syrene, med mat, vil være motstandsdyktig mot salpetersyre (HNO3), baser, mange saltløsninger. I 25 % maursyre (CH2O2) vil høylegert stål korrodere med en hastighet på ca. 2 mm per år. Imidlertid vil sterke reduksjonsmidler, saltsyre, klorider og halogener ødelegge høylegert stål.

Rustfritt stål som inneholder 8 til 11 % nikkel og 17 til 19 % krom er mer motstandsdyktig mot korrosjon enn høykromstål alene.Slike stål tåler sure oksiderende medier, som kromsyre eller salpetersyre, samt sterke alkaliske.

Nikkel som tilsetningsstoff vil øke stålets motstand mot ikke-oksiderende miljøer, mot atmosfæriske faktorer. Men miljøet er surt, reduserende og surt med halogenioner, - de vil ødelegge det passiverende oksidlaget, som et resultat vil stålet miste motstanden mot syrer.

Rustfritt stål med tilsetning av molybden i en mengde på 1 til 4 % har høyere korrosjonsbestandighet enn krom-nikkel stål.Molybden vil gi motstand mot svovelsyre og svovelsyre, organiske syrer, sjøvann og halogenider.

Ferrosilisium (jern med tilsetning av 13 til 17% silisium), den såkalte jern-silisiumstøpingen, har korrosjonsbestandighet på grunn av tilstedeværelsen av en oksidfilm av SiO2 og som verken svovelsyre, salpetersyre eller kromsyre kan ødelegge, de styrker bare denne beskyttelsesfilmen. Men saltsyre (HCl) vil lett korrodere ferrosilisium.

Nikkellegeringer og rent nikkel

Nikkel er motstandsdyktig mot mange faktorer, både atmosfæriske og laboratoriemessige, mot rent vann og saltvann, mot alkaliske og nøytrale salter som karbonater, acetater, klorider, nitrater og sulfater. Ikke-oksygenerte og ikke-varme organiske syrer vil ikke skade nikkel, samt kokende konsentrert alkalisk kaliumhydroksid (KOH) i en konsentrasjon på opptil 60 %.

Korrosjon er forårsaket av reduserende og oksiderende medier, oksiderende alkaliske eller sure salter, oksiderende syrer som nitrogen, fuktige gassformige halogener, nitrogenoksider og svoveldioksid.

Monelmetall (opptil 67 % nikkel og opptil 38 % kobber) er mer syrebestandig enn rent nikkel, men vil ikke tåle virkningen av sterke oksiderende syrer. Det skiller seg i ganske høy motstand mot organiske syrer, til en betydelig mengde saltløsninger. Atmosfærisk og vannkorrosjon truer ikke monelmetall; Fluor er også trygt for ham. Monel-metall vil trygt tåle 40 % kokende hydrogenfluorid (HF) som platina.

Aluminiumslegeringer og ren aluminium

Aluminiums beskyttende oksidfilm gjør den motstandsdyktig mot vanlige oksidasjonsmidler, eddiksyre, fluor, atmosfæren alene og en betydelig mengde organiske væsker.Teknisk rent aluminium, hvor urenheter er mindre enn 0,5 %, er svært motstandsdyktig mot virkningen av hydrogenperoksid (H2O2).

Det ødelegges av virkningen av kaustiske baser i et sterkt reduserende miljø. Fortynnet svovelsyre og oleum er ikke forferdelig for aluminium, men middels sterk svovelsyre vil ødelegge det, det samme vil varm salpetersyre.

Saltsyre kan ødelegge aluminiums beskyttende oksidfilm. Kontakt av aluminium med kvikksølv eller kvikksølvsalter er ødeleggende for førstnevnte.

Rent aluminium er mer motstandsdyktig mot korrosjon enn for eksempel duraluminlegering (hvor opp til 5,5 % kobber, 0,5 % magnesium og opptil 1 % mangan), som er mindre motstandsdyktig mot korrosjon. Silumin (tilsetning av 11 til 14 % silisium) er mer stabil i denne forbindelse.

Kobberlegeringer og rent kobber

Rent kobber og dets legeringer korroderer ikke i saltvann eller luft. Kobber er ikke redd for korrosjon: fortynnede baser, tørr NH3, nøytrale salter, tørre gasser og de fleste organiske løsemidler.

Legeringer som bronse, som inneholder mye kobber, tåler eksponering for syrer, til og med kald konsentrert eller varm fortynnet svovelsyre, eller konsentrert eller fortynnet saltsyre ved romtemperatur (25 ° C).

I fravær av oksygen korroderer ikke kobber i kontakt med organiske syrer. Verken fluor eller tørr hydrogenfluorid har en ødeleggende effekt på kobber.

Men kobberlegeringer og rent kobber blir korrodert av ulike syrer hvis oksygen er tilstede, samt i kontakt med våt NH3, noen sure salter, våte gasser som acetylen, CO2, Cl2, SO2. Kobber interagerer lett med kvikksølv.Messing (sink og kobber) er ikke særlig motstandsdyktig mot korrosjon.

Sjekk flere detaljer her - Kobber og aluminium i elektroteknikk

Ren sink

Rent vann, som ren luft, korroderer ikke sink. Men hvis det er salter, karbondioksid eller ammoniakk i vann eller luft, vil korrosjon av sink begynne. Sink løses opp i baser, spesielt raskt - i salpetersyre (HNO3), saktere - i saltsyre og svovelsyre.

Organiske løsemidler og petroleumsprodukter har generelt ingen etsende effekt på sink, men dersom kontakten er langvarig, for eksempel med sprukket bensin, vil surheten i bensinen øke ettersom den oksiderer i luften og korrosjon av sinken vil begynne.

Rent bly

Blyets høye motstand mot vann og atmosfærisk korrosjon er et velkjent faktum. Det korroderer ikke jeg leder og når i jorda. Men hvis vannet inneholder mye karbondioksid, vil blyet løse seg opp i det, da det dannes blybikarbonat, som allerede vil være løselig.

Generelt er bly svært motstandsdyktig mot nøytrale løsninger, moderat motstandsdyktig mot alkaliske løsninger, så vel som mot noen syrer: svovelsyre, fosforsyre, krom og svovelsyre. Med konsentrert svovelsyre (fra 98%) ved en temperatur på 25 ° C, kan bly sakte oppløses.

Hydrogenfluorid ved en konsentrasjon på 48 % vil løse opp bly ved oppvarming. Bly reagerer sterkt med saltsyre og salpetersyre, med maursyre og eddiksyre. Svovelsyre vil dekke blyet med et lett løselig lag av blyklorid (PbCl2) og videre oppløsning vil ikke fortsette. I konsentrert salpetersyre vil blyet også være belagt med et lag salt, men fortynnet salpetersyre vil løse opp blyet. Klorider, karbonater og sulfater er ikke aggressive mot bly, mens nitratløsninger er det motsatte.

Rent titan

God korrosjonsbestandighet er et kjennetegn på titan.Det oksideres ikke av sterke oksidasjonsmidler, tåler saltløsninger, FeCl3, etc. Konsentrerte mineralsyrer vil forårsake korrosjon, men selv kokende salpetersyre i en konsentrasjon på mindre enn 65%, svovelsyre - opptil 5%, saltsyre - opptil 5% - vil ikke forårsake korrosjon av titan. Normal korrosjonsbestandighet mot baser, alkaliske salter og organiske syrer skiller titan fra andre metaller.

Ren zirkonium

Zirkonium er mer motstandsdyktig mot svovelsyre og saltsyre enn titan, men mindre motstandsdyktig mot aquaregia og vått klor. Den har høy kjemisk motstand mot de fleste baser og syrer, motstandsdyktig mot hydrogenperoksid (H2O2).

Virkningen av visse klorider, kokende konsentrert saltsyre, vannvann (en blanding av konsentrert salpetersyre HNO3 (65-68 vekt%) og saltvann HCl (32-35 vekt%), varm konsentrert svovelsyre og rykende salpetersyre forårsaker Når det gjelder korrosjon, er dette en slik egenskap ved zirkonium som hydrofobitet, det vil si at dette metallet ikke fuktes verken av vann eller vandige løsninger.

Ren tantal

Tantals utmerkede kjemiske motstand ligner på glass. Den tette oksidfilmen beskytter metallet ved temperaturer opp til 150 ° C mot virkningen av klor, brom, jod. De fleste syrer under normale forhold virker ikke på tantal, selv aquaregia og konsentrert salpetersyre forårsaker ikke korrosjon. Alkaliske løsninger har praktisk talt ingen effekt på tantal, men hydrogenfluorid virker på det, og konsentrerte varme alkaliløsninger brukes, alkaliske smelter brukes til å løse opp tantal.