Otpornost metala na koroziju

Što je otpornost na koroziju?

Sposobnost metala da se odupre koroziji naziva se otpornost na koroziju. Ova sposobnost je određena brzinom korozije pod određenim uvjetima. Za ocjenu stupnja korozije koriste se kvantitativne i kvalitativne karakteristike.

Kvalitativne karakteristike su:

• promjena izgleda metalne površine;

• promjena mikrostrukture metala.

Kvantitativne karakteristike su:

• vrijeme prije pojave prvog žarišta korozije;

• broj žarišta korozije formiranih u određenom vremenskom razdoblju;

• stanjivanje metala po jedinici vremena;

• promjena mase metala po jedinici površine u jedinici vremena;

• volumen plina apsorbiranog ili oslobođenog tijekom korozije po jedinici površine u jedinici vremena;

• gustoća električne struje za danu brzinu korozije;

• promjena svojstva tijekom određenog vremenskog razdoblja (mehanička svojstva, refleksija, električni otpor).

Različiti metali imaju različitu otpornost na koroziju.Za povećanje otpornosti na koroziju koriste se posebne metode: legiranje čelika, kromiranje, aluminiziranje, niklanje, bojanje, pocinčavanje, pasivizacija itd.

Željezo i čelik

U prisutnosti kisika i čiste vode, željezo brzo korodira, reakcija se odvija prema formuli:

U procesu korozije, labavi sloj hrđe prekriva metal, a ovaj ga sloj uopće ne štiti od daljnjeg uništenja, korozija se nastavlja sve dok metal nije potpuno uništen. Aktivniju koroziju željeza uzrokuju otopine soli: ako je čak i malo amonijevog klorida (NH4Cl) prisutno u zraku, proces korozije će ići mnogo brže. U slaboj otopini klorovodične kiseline (HCl), reakcija će se također odvijati aktivno.

Dušična kiselina (HNO3) u koncentraciji iznad 50% dovest će do pasivizacije metala - bit će prekriven zaštitnim slojem, iako krhkim. Isparena dušična kiselina sigurna je za željezo.

Sumporna kiselina (H2SO4) u koncentraciji iznad 70% pasivizira željezo, a ako se čelik klase St3 skladišti u 90% sumpornoj kiselini na temperaturi od 40 ° C, tada pod tim uvjetima brzina korozije neće premašiti 140 mikrona godišnje. Ako je temperatura 90 °C, tada će se korozija nastaviti 10 puta većom brzinom. Sumporna kiselina s koncentracijom željeza od 50% će se otopiti.

Fosforna kiselina (H3PO4) neće nagrizati željezo, kao ni bezvodna organska otapala kao što su alkalne otopine, vodeni amonijak, suhi Br2 i Cl2.

Ako dodate jedan tisućiti dio natrijevog kromata u vodu, ona će postati izvrstan inhibitor korozije željeza, poput natrijevog heksametafosfata. Ali ioni klora (Cl-) uklanjaju zaštitni film sa željeza i povećavaju koroziju.Željezo je tehnički čisto, sadrži oko 0,16% nečistoća i vrlo je otporno na koroziju.

Srednjelegirani i niskolegirani čelici

Dodaci legiranja kroma, nikla ili bakra u niskolegiranim i srednjelegiranim čelicima povećavaju njihovu otpornost na vodu i atmosfersku koroziju. Što je više kroma, veća je otpornost čelika na oksidaciju. Ali ako je krom manji od 12%, tada će kemijski aktivni mediji imati destruktivan učinak na takav čelik.

Visokolegirani čelici

U visokolegiranim čelicima, legirne komponente su više od 10%. Ako čelik sadrži od 12 do 18% kroma, tada će takav čelik izdržati kontakt s gotovo svim organskim kiselinama, s hranom, bit će otporan na dušičnu kiselinu (HNO3), baze, mnoge otopine soli. U 25% mravlje kiseline (CH2O2) visokolegirani čelik će korodirati brzinom od oko 2 mm godišnje. Međutim, jaki redukcijski agensi, klorovodična kiselina, kloridi i halogeni uništit će visokolegirani čelik.

Nehrđajući čelici koji sadrže 8 do 11% nikla i 17 do 19% kroma otporniji su na koroziju od samih čelika s visokim udjelom kroma. Takvi čelici podnose kisele oksidacijske medije, poput kromne kiseline ili dušične kiseline, kao i jake alkalije.

Nikal kao dodatak će povećati otpornost čelika na neoksidirajuće sredine, na atmosferske čimbenike. Ali okolina je kisela, redukcijska i kisela s halogenim ionima, - oni će uništiti pasivirajući oksidni sloj, kao rezultat toga, čelik će izgubiti otpornost na kiseline.

Nehrđajući čelici s dodatkom molibdena u količini od 1 do 4% imaju veću otpornost na koroziju od krom-nikal čelika.Molibden će dati otpornost na sumpornu i sumpornu kiselinu, organske kiseline, morsku vodu i halogenide.

Ferosilicij (željezo s dodatkom od 13 do 17% silicija), tzv. željezno-silikonski odljevak, ima otpornost na koroziju zbog prisutnosti oksidnog filma SiO2 i koji ni sumporna, ni dušična, ni kromna kiselina ne mogu uništiti, oni samo ojačavaju ovaj zaštitni film. Ali klorovodična kiselina (HCl) lako će nagrizati ferosilicij.

Legure nikla i čisti nikl

Nikal je otporan na mnoge čimbenike, atmosferske i laboratorijske, na čistu i slanu vodu, na alkalne i neutralne soli kao što su karbonati, acetati, kloridi, nitrati i sulfati. Organske kiseline bez kisika i vruće neće štetiti niklu, kao ni kipući koncentrirani alkalni kalijev hidroksid (KOH) u koncentraciji do 60%.

Korozija je uzrokovana redukcijskim i oksidirajućim medijima, oksidirajućim alkalnim ili kiselim solima, oksidirajućim kiselinama kao što je dušik, vlažnim plinovitim halogenima, dušikovim oksidima i sumpornim dioksidom.

Metalni monel (do 67% nikla i do 38% bakra) otporniji je na kiseline od čistog nikla, ali neće izdržati djelovanje jakih oksidirajućih kiselina. Razlikuje se u prilično visokoj otpornosti na organske kiseline, na značajnu količinu otopina soli. Atmosferska i vodena korozija ne ugrožavaju metal monel; fluor je također siguran za njega. Monel metal će sigurno izdržati 40% kipućeg hidrogen fluorida (HF) poput platine.

Aluminijske legure i čisti aluminij

Aluminijev zaštitni oksidni film čini ga otpornim na uobičajene oksidante, octenu kiselinu, fluor, samu atmosferu i značajnu količinu organskih tekućina.Tehnički čisti aluminij, u kojem su nečistoće manje od 0,5%, vrlo je otporan na djelovanje vodikovog peroksida (H2O2).

Uništava se djelovanjem kaustičnih baza u jako reducirajućoj sredini. Razrijeđena sumporna kiselina i oleum nisu strašni za aluminij, ali sumporna kiselina srednje jačine će ga uništiti, kao i vruća dušična kiselina.

Klorovodična kiselina može uništiti aluminijev zaštitni oksidni film. Kontakt aluminija sa živom ili živinim solima destruktivan je za prve.

Čisti aluminij otporniji je na koroziju od npr. legure duraluminija (u kojoj je do 5,5% bakra, 0,5% magnezija i do 1% mangana), koja je manje otporna na koroziju. Silumin (dodavanje 11 do 14% silicija) je stabilniji u tom pogledu.

Bakrene legure i čisti bakar

Čisti bakar i njegove legure ne korodiraju u slanoj vodi ili zraku. Bakar se ne boji korozije: razrijeđene baze, suhi NH3, neutralne soli, suhi plinovi i većina organskih otapala.

Legure poput bronce, koje sadrže puno bakra, podnose izlaganje kiselinama, čak i hladnoj koncentriranoj ili vrućoj razrijeđenoj sumpornoj kiselini, ili koncentriranoj ili razrijeđenoj solnoj kiselini na sobnoj temperaturi (25 °C).

U nedostatku kisika, bakar ne korodira u dodiru s organskim kiselinama. Ni fluor ni suhi fluorovodik ne djeluju destruktivno na bakar.

Ali bakrene legure i čisti bakar nagrizaju razne kiseline ako je prisutan kisik, kao iu kontaktu s vlažnim NH3, nekim kiselim solima, vlažnim plinovima kao što su acetilen, CO2, Cl2, SO2. Bakar lako stupa u interakciju sa živom.Mjed (cink i bakar) nije jako otporan na koroziju.

Više detalja provjerite ovdje — Bakar i aluminij u elektrotehnici

Čisti cink

Čista voda, poput čistog zraka, ne nagriza cink. Ali ako u vodi ili zraku postoje soli, ugljični dioksid ili amonijak, tada će započeti korozija cinka. Cink se otapa u bazama, osobito brzo - u dušičnoj kiselini (HNO3), sporije - u klorovodičnoj i sumpornoj kiselini.

Organska otapala i naftni proizvodi općenito nemaju korozivni učinak na cink, ali ako je kontakt produljen, na primjer s krekiranim benzinom, kiselost benzina će se povećati jer oksidira na zraku i započet će korozija cinka.

Čisto olovo

Visoka otpornost olova na vodu i atmosfersku koroziju dobro je poznata činjenica. Ne korodira Ja vodim a kada je u tlu. Ali ako voda sadrži puno ugljičnog dioksida, tada će se olovo otopiti u njoj, jer nastaje olovni bikarbonat, koji će već biti topiv.

Općenito, olovo je vrlo otporno na neutralne otopine, srednje otporno na alkalne otopine, kao i na neke kiseline: sumpornu, fosfornu, kromnu i sumpornu. Uz koncentriranu sumpornu kiselinu (od 98%) na temperaturi od 25 °C, olovo se može polako otopiti.

Vodikov fluorid u koncentraciji od 48% otopit će olovo kada se zagrijava. Olovo snažno reagira s klorovodičnom i dušičnom kiselinom, s mravljom i octenom kiselinom. Sumporna kiselina će prekriti olovo slabo topivim slojem olovnog klorida (PbCl2) i daljnje otapanje se neće nastaviti. U koncentriranoj dušičnoj kiselini olovo će također biti prekriveno slojem soli, ali će razrijeđena dušična kiselina otopiti olovo. Kloridi, karbonati i sulfati nisu agresivni prema olovu, dok su nitratne otopine suprotno.

Čisti titan

Dobra otpornost na koroziju obilježje je titana.Ne oksidira jakim oksidansima, podnosi otopine soli, FeCl3 itd. Koncentrirane mineralne kiseline uzrokovat će koroziju, ali čak ni kipuća dušična kiselina u koncentraciji manjoj od 65%, sumporna kiselina - do 5%, klorovodična kiselina - do 5% - neće uzrokovati koroziju titana. Normalna otpornost na koroziju na baze, alkalne soli i organske kiseline razlikuje titan od ostalih metala.

Čisti cirkonij

Cirkonij je otporniji na sumpornu i solnu kiselinu od titana, ali je manje otporan na akvaregiju i mokri klor. Ima visoku kemijsku otpornost na većinu baza i kiselina, otporan na vodikov peroksid (H2O2).

Djelovanje određenih klorida, kipuće koncentrirane klorovodične kiseline, aqua regia (mješavina koncentrirane nitratne HNO3 (65-68 wt.%) i fiziološke otopine HCl (32-35 wt.%), vruće koncentrirane sumporne kiseline i dimljene dušične kiseline-uzrokuje Što se tiče korozije, to je takvo svojstvo cirkonija kao što je hidrofobnost, to jest, ovaj metal se ne mokri ni vodom ni vodenim otopinama.

Čisti tantal

Izvrsna kemijska otpornost tantala slična je staklu. Njegov gusti oksidni film štiti metal na temperaturama do 150 ° C od djelovanja klora, broma, joda. Većina kiselina u normalnim uvjetima ne djeluje na tantal, čak ni akvaregija i koncentrirana dušična kiselina ne izazivaju koroziju. Alkalne otopine praktički ne utječu na tantal, ali na njega djeluje fluorovodik, a koriste se koncentrirane vruće alkalne otopine, a za otapanje tantala koriste se alkalne taline.