Устойчивост на метали към корозия

Какво е устойчивост на корозия

Способността на метала да издържа на корозия се нарича корозионна устойчивост. Тази способност се определя от скоростта на корозия при определени условия. За оценка на степента на корозия се използват количествени и качествени характеристики.

Качествените характеристики са:

• промяна на външния вид на металната повърхност;

• промяна в микроструктурата на метала.

Количествените характеристики са:

• време преди появата на първия фокус на корозия;

• броят на огнищата на корозия, образувани за определен период от време;

• изтъняване на метала за единица време;

• промяна в масата на метала на единица повърхност за единица време;

• обемът на абсорбирания или освободен газ по време на корозия на единица повърхност за единица време;

• плътност на електрически ток за дадена скорост на корозия;

• промяна в свойството за определен период от време (механични свойства, отразяваща способност, електрическо съпротивление).

Различните метали имат различна устойчивост на корозия. За повишаване на корозионната устойчивост се използват специални методи: легиране за стомана, хромиране, алуминизиране, никелиране, боядисване, цинково покритие, пасивиране и др.

Желязо и стомана

В присъствието на кислород и чиста вода желязото бързо корозира, реакцията протича по формулата:

В процеса на корозия хлабав слой ръжда покрива метала и този слой изобщо не го предпазва от по -нататъшно разрушаване, корозията продължава, докато металът не бъде напълно унищожен. По -активната корозия на желязото се причинява от солеви разтвори: ако дори малко амониев хлорид (NH4Cl) присъства във въздуха, корозионният процес ще върви много по -бързо. В слаб разтвор на солна киселина (HCl) реакцията също ще протече активно.

Азотната киселина (HNO3) в концентрация над 50% ще доведе до пасивиране на метала — той ще бъде покрит със защитен слой, макар и крехък. Изпарената азотна киселина е безопасна за желязо.

Сярна киселина (H2SO4) в концентрация над 70% пасивира желязото и ако клас стомана St3 се съхранява в 90% сярна киселина при температура 40 ° C, тогава при тези условия скоростта на корозия няма да надвишава 140 микрона годишно . Ако температурата е 90 ° C, тогава корозията ще продължи с 10 пъти по -висока скорост. Сярна киселина с концентрация на желязо 50% ще се разтвори.

Фосфорната киселина (H3PO4) няма да причини корозия на желязото, както и безводните органични разтворители като алкални разтвори, воден амоняк, сух Br2 и Cl2.

Ако добавите хилядна част от натриев хромат към вода, той ще се превърне в отличен инхибитор на корозията на желязото, като натриев хексаметафосфат. Но хлорните йони (Cl-) премахват защитния филм от желязото и засилват корозията. Желязото е технически чисто, съдържа около 0,16% примеси и е силно устойчиво на корозия.

Среднолегирани и нисколегирани стомани

Легиращите добавки на хром, никел или мед в нисколегирани и среднолегирани стомани повишават тяхната устойчивост на вода и атмосферна корозия. Колкото повече хром, толкова по -висока е окислителната устойчивост на стоманата. Но ако хромът е по -малък от 12%, тогава химически активните среди ще имат разрушителен ефект върху такава стомана.

Високолегирани стомани

При високолегираните стомани легиращите компоненти са повече от 10%. Ако стоманата съдържа от 12 до 18% хром, тогава такава стомана ще издържи на контакт с почти всяка от органичните киселини, с храната, ще бъде устойчива на азотна киселина (HNO3), на основи, на много солни разтвори. В 25% мравчена киселина (CH2O2) високолегираната стомана ще корозира със скорост от около 2 mm годишно. Силните редуциращи агенти, солната киселина, хлоридите и халогените обаче ще унищожат високолегираната стомана.

Неръждаемите стомани, които съдържат от 8 до 11% никел и 17 до 19% хром, са по -устойчиви на корозия, отколкото само стоманите с висок хром.Такива стомани издържат на кисели окислителни среди, като хромова киселина или азотна киселина, както и на силни алкални.

Никелът като добавка ще увеличи устойчивостта на стоманата към неокисляваща среда, към атмосферни фактори. Но средата е кисела, редуцираща и кисела с халогенни йони, — те ще разрушат пасивиращия оксиден слой, в резултат на това стоманата ще загуби устойчивостта си към киселини.

По-висока корозионна устойчивост от хромоникелевите стомани имат неръждаеми стомани с добавяне на молибден в количество от 1 до 4%. Молибденът ще даде устойчивост на сярна и сярна киселина, органични киселини, морска вода и халогениди.

Феросилицийът (желязо с добавка от 13 до 17% силиций), така нареченото желязо-силициево леене, има корозионна устойчивост поради наличието на оксиден филм от SiO2 и който нито сярна, нито азотна, нито хромови киселини не могат да разрушат , те само укрепват този защитен филм. Но солната киселина (HCl) лесно ще корозира феросилиция.

Никелови сплави и чист никел

Никелът е устойчив на много фактори, както атмосферни, така и лабораторни, на чиста и солена вода, на алкални и неутрални соли като карбонати, ацетати, хлориди, нитрати и сулфати. Ненаситените с кислород и не горещите органични киселини няма да навредят на никела, както и на кипящия концентриран алкален калиев хидроксид (KOH) в концентрация до 60%.

Корозията се причинява от редуцираща и окисляваща среда, окисляващи алкални или кисели соли, окисляващи киселини като азот, влажни газообразни халогени, азотни оксиди и серен диоксид.

Монелът метал (до 67% никел и до 38% мед) е по -устойчив на киселини от чистия никел, но няма да издържи действието на силни окисляващи киселини. Различава се с доста висока устойчивост на органични киселини, на значително количество разтвори на сол. Атмосферната и водната корозия не застрашават монелния метал; флуорът също е безопасен за него. Monel метал безопасно ще издържи 40% кипящ флуороводород (HF) като платината.

Алуминиеви сплави и чист алуминий

Защитният оксиден филм на алуминия го прави устойчив на обикновени окислители, оцетна киселина, флуор, само атмосферата и значително количество органични течности. Технически чистият алуминий, в който примесите са по -малко от 0,5%, е много устойчив на действието на водороден пероксид (H2O2).

Той се разрушава от действието на каустични основи в силно редуцираща среда. Разредената сярна киселина и олеум не са ужасни за алуминия, но сярната киселина със средна концентрация ще го унищожи, подобно на гореща азотна киселина.

Солната киселина може да разруши защитния оксиден филм на алуминия. Контактът на алуминий с живак или живачни соли е разрушителен за първите.

Чистият алуминий е по -устойчив на корозия, отколкото например дюралуминиевата сплав (в която до 5,5% мед, 0,5% магнезий и до 1% манган), която е по -малко устойчива на корозия. Силуминът (добавяне на 11 до 14% силиций) е по -стабилен в това отношение.

Медни сплави и чиста мед

Чистата мед и нейните сплави не корозират в солена вода или въздух. Медта не се страхува от корозия: разредени основи, сух NH3, неутрални соли, сухи газове и повечето органични разтворители.

Сплави като бронз, които съдържат много мед, издържат на излагане на киселини, дори студено концентрирана или горещо разредена сярна киселина, или концентрирана или разредена солна киселина при стайна температура (25 ° C).

При липса на кислород, медта не корозира при контакт с органични киселини. Нито флуорът, нито сухият флуороводород имат разрушителен ефект върху медта.

Но медни сплави и чиста мед кородират от различни киселини, ако има кислород, както и при контакт с мокър NH3, някои кисели соли, влажни газове като ацетилен, CO2, Cl2, SO2. Медта взаимодейства лесно с живака.Месингът (цинк и мед) не е силно устойчив на корозия.

Вижте повече подробности тук — Мед и алуминий в електротехниката

Чист цинк

Чистата вода, също като чистия въздух, не води до корозия на цинка. Но ако във вода или въздух има соли, въглероден диоксид или амоняк, тогава ще започне корозия на цинка. Цинкът се разтваря в основи, особено бързо — в азотна киселина (HNO3), по -бавно — в солна и сярна киселини.

Органичните разтворители и петролните продукти по принцип нямат корозивен ефект върху цинка, но ако контактът е продължителен, например с напукан бензин, киселинността на бензина ще се увеличи, когато се окисли във въздуха, и ще започне корозия на цинка .

Чист олово

Високата устойчивост на олово към вода и атмосферна корозия е добре известен факт. Не корозира водя и когато е в почвата. Но ако водата съдържа много въглероден диоксид, тогава оловото ще се разтвори в него, тъй като се образува оловен бикарбонат, който вече ще бъде разтворим.

Като цяло оловото е много устойчиво на неутрални разтвори, умерено устойчиво на алкални, както и на някои киселини: сярна, фосфорна, хромна и сярна. С концентрирана сярна киселина (от 98%) при температура 25 ° C, оловото може бавно да се разтвори.

Водородният флуорид при концентрация от 48% ще разтвори оловото при нагряване. Оловото силно взаимодейства със солна и азотна киселини, с мравчена и оцетна киселина. Сярната киселина ще покрие оловото със слабо разтворим слой от оловен хлорид (PbCl2) и по -нататъшното разтваряне няма да продължи. В концентрирана азотна киселина оловото също ще бъде покрито със слой сол, но разредената азотна киселина ще разтвори оловото. Хлоридите, карбонатите и сулфатите не са агресивни към оловото, докато нитратните разтвори са обратното.

Чист титан

Добрата устойчивост на корозия е отличителен белег на титана. Не се окислява със силни окислители, издържа на солни разтвори, FeCl3 и др. Концентрираните минерални киселини ще причинят корозия, но дори кипящата азотна киселина в концентрация по -малка от 65%, сярна киселина — до 5%, солна киселина — до 5% — няма да предизвика корозия на титан. Нормалната корозионна устойчивост на основи, алкални соли и органични киселини отличава титана сред другите метали.

Чист цирконий

Цирконийът е по -устойчив на сярна и солна киселина от титана, но по -малко устойчив на акварегия и влажен хлор. Притежава висока химическа устойчивост към повечето основи и киселини, устойчив на водороден пероксид (H2O2).

Действието на някои хлориди, кипяща концентрирана солна киселина, aqua regia (смес от концентриран азотен HNO3 (65-68 тегл.%) И солна HCl (32-35 тегл.%), Гореща концентрирана сярна киселина и димяща азотна киселина-причина По отношение на корозията, това е такова свойство на циркония като хидрофобност, тоест този метал не се навлажнява нито с вода, нито с водни разтвори.

Чист тантал

Отличната химическа устойчивост на тантала е подобна на стъклото. Плътният му оксиден филм предпазва метала при температури до 150 ° C от действието на хлор, бром, йод. Повечето киселини при нормални условия не действат върху тантал, дори акварегия и концентрирана азотна киселина не причиняват корозия. Алкалните разтвори практически нямат ефект върху тантала, но флуороводородът действа върху него и се използват концентрирани горещи разтвори на алкали, за разтваряне на тантал се използват алкални стопилки.