Korrosionsbestandighed af metaller

Hvad er korrosionsbestandighed?

Et metals evne til at modstå korrosion kaldes korrosionsbestandighed. Denne evne er bestemt af korrosionshastigheden under visse forhold. Kvantitative og kvalitative egenskaber bruges til at vurdere graden af ​​korrosion.

De kvalitative egenskaber er:

• ændring af udseendet af metaloverfladen;

• ændring i metallets mikrostruktur.

De kvantitative egenskaber er:

• tid før udseendet af det første fokus på korrosion;

• antallet af korrosionsfoci dannet over en vis tidsperiode;

• metaludtynding pr. tidsenhed;

• ændring i metalmasse pr. arealenhed pr. tidsenhed;

• volumenet af gas absorberet eller frigivet under korrosion pr. overfladeenhed pr. tidsenhed;

• elektrisk strømtæthed for en given korrosionshastighed;

• ændring i egenskaber over en periode (mekaniske egenskaber, reflektivitet, elektrisk modstand).

Forskellige metaller har forskellig modstand mod korrosion.For at øge korrosionsbestandigheden anvendes specielle metoder: legering til stål, forkromning, aluminisering, fornikling, maling, zinkbelægning, passivering mv.

Jern og stål

I nærvær af ilt og rent vand korroderer jern hurtigt, reaktionen forløber i henhold til formlen:

I korrosionsprocessen dækker et løst lag rust metallet, og dette lag beskytter det slet ikke mod yderligere ødelæggelse, korrosion fortsætter, indtil metallet er fuldstændig ødelagt. Den mere aktive korrosion af jern er forårsaget af saltopløsninger: hvis selv lidt ammoniumchlorid (NH4Cl) er til stede i luften, vil korrosionsprocessen gå meget hurtigere. I en svag opløsning af saltsyre (HCl) vil reaktionen også forløbe aktivt.

Salpetersyre (HNO3) i en koncentration over 50% vil føre til passivering af metallet - det vil være dækket af et beskyttende lag, omend skrøbeligt. Fordampet salpetersyre er sikkert for jern.

Svovlsyre (H2SO4) i en koncentration over 70 % passiverer jern, og hvis stålklasse St3 opbevares i 90 % svovlsyre ved en temperatur på 40 ° C, så vil korrosionshastigheden under disse forhold ikke overstige 140 mikron om året. Hvis temperaturen er 90 ° C, vil korrosionen fortsætte med en 10 gange højere hastighed. Svovlsyre med en jernkoncentration på 50% vil opløses.

Fosforsyre (H3PO4) vil ikke korrodere jern, ligesom vandfri organiske opløsningsmidler som alkaliske opløsninger, vandig ammoniak, tør Br2 og Cl2 heller ikke vil.

Hvis du tilføjer en tusindedel natriumchromat til vand, vil det blive en fremragende jernkorrosionsinhibitor, som natriumhexametaphosphat. Men klorioner (Cl-) fjerner den beskyttende film fra jernet og øger korrosion.Jernet er teknisk rent, indeholder omkring 0,16 % urenheder og er meget modstandsdygtigt over for korrosion.

Mellemlegeret og lavlegeret stål

Legeringstilsætninger af krom, nikkel eller kobber i lav- og mellemlegerede stål øger deres modstandsdygtighed over for vand og atmosfærisk korrosion. Jo mere krom, jo ​​højere er stålets oxidationsmodstand. Men hvis chrom er mindre end 12%, så vil kemisk aktive medier have en ødelæggende effekt på sådant stål.

Højlegeret stål

I højtlegerede stål er legeringskomponenterne mere end 10 %. Hvis stålet indeholder fra 12 til 18% chrom, så vil sådant stål modstå kontakt med næsten alle de organiske syrer, med fødevarer, vil være modstandsdygtigt over for salpetersyre (HNO3), baser, mange saltopløsninger. I 25% myresyre (CH2O2) vil højlegeret stål korrodere med en hastighed på omkring 2 mm om året. Men stærke reduktionsmidler, saltsyre, chlorider og halogener vil ødelægge højlegeret stål.

Rustfrit stål, der indeholder 8 til 11 % nikkel og 17 til 19 % chrom, er mere modstandsdygtigt over for korrosion end stål med højt chromindhold alene. Sådanne stål modstår sure oxiderende medier, såsom chromsyre eller salpetersyre, såvel som stærkt alkaliske.

Nikkel som tilsætningsstof vil øge stålets modstandsdygtighed over for ikke-oxiderende miljøer, over for atmosfæriske faktorer. Men miljøet er surt, reducerende og surt med halogenioner, - de vil ødelægge det passiverende oxidlag, som følge heraf vil stålet miste sin modstandsdygtighed over for syrer.

Rustfrit stål med tilsætning af molybdæn i en mængde på 1 til 4 % har højere korrosionsbestandighed end krom-nikkelstål.Molybdæn vil give modstand mod svovlsyre og svovlsyre, organiske syrer, havvand og halogenider.

Ferrosilicium (jern med tilsætning af 13 til 17% silicium), den såkaldte jern-siliciumstøbning, har korrosionsbestandighed på grund af tilstedeværelsen af ​​en oxidfilm af SiO2, og som hverken svovlsyre, salpetersyre eller chromsyre kan ødelægge, de styrker kun denne beskyttende film. Men saltsyre (HCl) vil let korrodere ferrosilicium.

Nikkellegeringer og rent nikkel

Nikkel er modstandsdygtig over for mange faktorer, både atmosfæriske og laboratoriemæssige, over for rent vand og saltvand, over for alkaliske og neutrale salte såsom carbonater, acetater, klorider, nitrater og sulfater. Ikke-iltede og ikke-varme organiske syrer vil ikke skade nikkel, såvel som kogende koncentreret alkalisk kaliumhydroxid (KOH) i en koncentration på op til 60%.

Korrosion er forårsaget af reducerende og oxiderende medier, oxiderende alkaliske eller sure salte, oxiderende syrer som nitrogen, fugtige gasformige halogener, nitrogenoxider og svovldioxid.

Monel-metal (op til 67% nikkel og op til 38% kobber) er mere syrefast end rent nikkel, men vil ikke modstå virkningen af ​​stærke oxiderende syrer. Det adskiller sig i ret høj modstand mod organiske syrer, til en betydelig mængde saltopløsninger. Atmosfærisk og vandkorrosion truer ikke monel metal; Fluor er også sikkert for ham. Monel metal vil sikkert modstå 40% kogende hydrogenfluorid (HF) som platin.

Aluminiumslegeringer og rent aluminium

Aluminiums beskyttende oxidfilm gør den modstandsdygtig over for almindelige oxidationsmidler, eddikesyre, fluor, atmosfæren alene og en betydelig mængde organiske væsker.Teknisk rent aluminium, hvor urenheder er mindre end 0,5 %, er meget modstandsdygtige over for påvirkningen af ​​hydrogenperoxid (H2O2).

Det ødelægges af virkningen af ​​kaustiske baser i et stærkt reducerende miljø. Fortyndet svovlsyre og oleum er ikke forfærdeligt for aluminium, men middelstærk svovlsyre vil ødelægge det, ligesom varm salpetersyre.

Saltsyre kan ødelægge aluminiums beskyttende oxidfilm. Kontakt mellem aluminium og kviksølv eller kviksølvsalte er ødelæggende for førstnævnte.

Ren aluminium er mere modstandsdygtig over for korrosion end for eksempel duraluminlegering (hvori op til 5,5 % kobber, 0,5 % magnesium og op til 1 % mangan), som er mindre modstandsdygtig over for korrosion. Silumin (tilsætning af 11 til 14 % silicium) er mere stabil i denne henseende.

Kobberlegeringer og rent kobber

Rent kobber og dets legeringer korroderer ikke i saltvand eller luft. Kobber er ikke bange for korrosion: fortyndede baser, tør NH3, neutrale salte, tørre gasser og de fleste organiske opløsningsmidler.

Legeringer såsom bronze, som indeholder meget kobber, modstår udsættelse for syrer, selv kold koncentreret eller varm fortyndet svovlsyre, eller koncentreret eller fortyndet saltsyre ved stuetemperatur (25 ° C).

I mangel af ilt korroderer kobber ikke i kontakt med organiske syrer. Hverken fluor eller tør hydrogenfluorid har en ødelæggende effekt på kobber.

Men kobberlegeringer og rent kobber tæres af forskellige syrer, hvis ilt er til stede, samt i kontakt med våd NH3, nogle sure salte, våde gasser som acetylen, CO2, Cl2, SO2. Kobber interagerer let med kviksølv.Messing (zink og kobber) er ikke særlig modstandsdygtig over for korrosion.

Se flere detaljer her - Kobber og aluminium i elektroteknik

Ren zink

Rent vand, ligesom ren luft, korroderer ikke zink. Men hvis der er salte, kuldioxid eller ammoniak i vand eller luft, vil korrosion af zink begynde. Zink opløses i baser, især hurtigt - i salpetersyre (HNO3), langsommere - i saltsyre og svovlsyre.

Organiske opløsningsmidler og petroleumsprodukter har generelt ingen ætsende effekt på zink, men hvis kontakten er længerevarende, for eksempel med revnet benzin, vil benzinens surhedsgrad stige, da den oxiderer i luften, og korrosion af zinken vil begynde.

Rent bly

Blyets høje modstand mod vand og atmosfærisk korrosion er et velkendt faktum. Det korroderer ikke jeg fører og hvornår i jorden. Men hvis vandet indeholder meget kuldioxid, så vil blyet opløses i det, da der dannes blyhydrogencarbonat, som allerede vil være opløseligt.

Generelt er bly meget modstandsdygtigt over for neutrale opløsninger, moderat modstandsdygtigt over for alkaliske opløsninger, såvel som over for nogle syrer: svovlsyre, fosforsyre, krom og svovlsyre. Med koncentreret svovlsyre (fra 98%) ved en temperatur på 25 ° C kan bly langsomt opløses.

Hydrogenfluorid i en koncentration på 48% vil opløse bly ved opvarmning. Bly reagerer stærkt med saltsyre og salpetersyre, med myresyre og eddikesyre. Svovlsyre vil dække blyet med et let opløseligt lag af blyklorid (PbCl2), og yderligere opløsning vil ikke fortsætte. I koncentreret salpetersyre vil blyet også være belagt med et lag salt, men fortyndet salpetersyre vil opløse blyet. Chlorider, karbonater og sulfater er ikke aggressive over for bly, mens nitratopløsninger er det modsatte.

Rent titanium

God korrosionsbestandighed er et kendetegn for titanium.Det oxideres ikke af stærke oxidationsmidler, tåler saltopløsninger, FeCl3 osv. Koncentrerede mineralsyrer vil forårsage korrosion, men selv kogende salpetersyre i en koncentration på mindre end 65%, svovlsyre - op til 5%, saltsyre - op til 5% - vil ikke forårsage korrosion af titanium. Normal korrosionsbestandighed over for baser, alkaliske salte og organiske syrer adskiller titanium fra andre metaller.

Ren zirkonium

Zirkonium er mere modstandsdygtigt over for svovl og saltsyre end titanium, men mindre modstandsdygtigt over for aquaregia og vådt klor. Det har høj kemisk resistens over for de fleste baser og syrer, modstandsdygtigt over for hydrogenperoxid (H2O2).

Virkningen af ​​visse chlorider, kogende koncentreret saltsyre, aqua regia (en blanding af koncentreret salpeter-HNO3 (65-68 vægt-%) og saltvands-HCl (32-35 vægt-%), varm koncentreret svovlsyre og rygende salpetersyre-forårsager Med hensyn til korrosion er dette en egenskab ved zirconium som hydrofobicitet, det vil sige, at dette metal ikke fugtes af hverken vand eller vandige opløsninger.

Ren tantal

Tantals fremragende kemiske resistens ligner glas. Dens tætte oxidfilm beskytter metallet ved temperaturer op til 150 ° C mod virkningen af ​​klor, brom, jod. De fleste syrer under normale forhold virker ikke på tantal, selv aquaregia og koncentreret salpetersyre forårsager ikke korrosion. Alkaliske opløsninger har praktisk talt ingen effekt på tantal, men hydrogenfluorid virker på det, og der bruges koncentrerede varme alkaliske opløsninger, alkaliske smelter bruges til at opløse tantal.