Odolnosť kovov proti korózii

Čo je odolnosť proti korózii?

Schopnosť kovu odolávať korózii sa nazýva odolnosť proti korózii. Táto schopnosť je určená rýchlosťou korózie za určitých podmienok. Na posúdenie stupňa korózie sa používajú kvantitatívne a kvalitatívne charakteristiky.

Kvalitatívne vlastnosti sú:

• zmena vzhľadu kovového povrchu;

• zmena mikroštruktúry kovu.

Kvantitatívne charakteristiky sú:

• čas pred objavením sa prvého ohniska korózie;

• počet koróznych ohnísk vytvorených počas určitého časového obdobia;

• riedenie kovov za jednotku času;

• zmena hmotnosti kovu na jednotku plochy za jednotku času;

• objem plynu absorbovaného alebo uvoľneného počas korózie na jednotku povrchu za jednotku času;

• hustota elektrického prúdu pre danú rýchlosť korózie;

• zmena vlastnosti v priebehu času (mechanické vlastnosti, odrazivosť, elektrický odpor).

Rôzne kovy majú rôznu odolnosť proti korózii.Na zvýšenie odolnosti proti korózii sa používajú špeciálne metódy: legovanie ocele, chrómovanie, hliníkovanie, niklovanie, lakovanie, zinkovanie, pasivácia atď.

Železo a oceľ

V prítomnosti kyslíka a čistej vody železo rýchlo koroduje, reakcia prebieha podľa vzorca:

V procese korózie pokrýva kov voľná vrstva hrdze a táto vrstva ho vôbec nechráni pred ďalšou deštrukciou, korózia pokračuje až do úplného zničenia kovu. Aktívnejšiu koróziu železa spôsobujú soľné roztoky: ak je vo vzduchu čo i len trochu chloridu amónneho (NH4Cl), proces korózie pôjde oveľa rýchlejšie. V slabom roztoku kyseliny chlorovodíkovej (HCl) bude reakcia tiež prebiehať aktívne.

Kyselina dusičná (HNO3) v koncentrácii nad 50 % povedie k pasivácii kovu — bude pokrytý ochrannou vrstvou, aj keď krehkou. Odparená kyselina dusičná je pre železo bezpečná.

Kyselina sírová (H2SO4) v koncentrácii nad 70% pasivuje železo a ak sa oceľ triedy St3 skladuje v 90% kyseline sírovej pri teplote 40 ° C, potom za týchto podmienok rýchlosť korózie nepresiahne 140 mikrónov za rok. Ak je teplota 90 °C, korózia bude pokračovať 10-krát vyššou rýchlosťou. Kyselina sírová s koncentráciou železa 50% sa rozpustí.

Kyselina fosforečná (H3PO4) nebude korodovať železo, ani bezvodé organické rozpúšťadlá, ako sú alkalické roztoky, vodný amoniak, suchý Br2 a Cl2.

Ak do vody pridáte tisícinu chrómanu sodného, ​​stane sa vynikajúcim inhibítorom korózie železa, ako je hexametafosfát sodný. Ale ióny chlóru (Cl-) odstraňujú ochranný film zo železa a zvyšujú koróziu.Železo je technicky čisté, obsahuje cca 0,16 % nečistôt a je vysoko odolné voči korózii.

Stredne legované a nízkolegované ocele

Legujúce prísady chrómu, niklu alebo medi v nízkolegovaných a stredne legovaných oceliach zvyšujú ich odolnosť voči vode a atmosférickej korózii. Čím viac chrómu, tým vyššia je odolnosť ocele voči oxidácii. Ak je však obsah chrómu nižší ako 12 %, potom budú mať chemicky aktívne médiá na takúto oceľ deštruktívny účinok.

Vysoko legované ocele

Vo vysokolegovaných oceliach tvoria legujúce zložky viac ako 10 %. Ak oceľ obsahuje od 12 do 18% chrómu, potom takáto oceľ vydrží kontakt s takmer všetkými organickými kyselinami, s potravinami, bude odolná voči kyseline dusičnej (HNO3), zásadám, mnohým soľným roztokom. V 25 % kyseline mravčej (CH2O2) bude vysoko legovaná oceľ korodovať rýchlosťou asi 2 mm za rok. Avšak silné redukčné činidlá, kyselina chlorovodíková, chloridy a halogény zničia vysokolegovanú oceľ.

Nerezové ocele, ktoré obsahujú 8 až 11 % niklu a 17 až 19 % chrómu sú odolnejšie voči korózii ako samotné ocele s vysokým obsahom chrómu.Takéto ocele odolávajú kyslým oxidačným médiám, ako je kyselina chrómová alebo kyselina dusičná, ako aj silným zásadám.

Nikel ako prísada zvýši odolnosť ocele voči neoxidačnému prostrediu, voči atmosférickým faktorom. Ale prostredie je kyslé, redukčné a kyslé s halogénovými iónmi, - tie zničia pasivujúcu vrstvu oxidu, v dôsledku čoho oceľ stratí odolnosť voči kyselinám.

Nerezové ocele s prídavkom molybdénu v množstve 1 až 4 % majú vyššiu koróznu odolnosť ako chrómniklové ocele.Molybdén poskytne odolnosť voči kyseline sírovej a sírovej, organickým kyselinám, morskej vode a halogenidom.

Ferosilicon (železo s prídavkom 13 až 17 % kremíka), tzv. železo-kremíkový odliatok, má odolnosť proti korózii vďaka prítomnosti oxidového filmu SiO2, ktorý nedokáže zničiť ani kyselina sírová, ani kyselina dusičná, ani chrómová. tento ochranný film len posilňujú. Ale kyselina chlorovodíková (HCl) ľahko koroduje ferosilícia.

Zliatiny niklu a čistý nikel

Nikel je odolný voči mnohým faktorom, atmosférickým aj laboratórnym, voči čistej a slanej vode, voči alkalickým a neutrálnym soliam, ako sú uhličitany, octany, chloridy, dusičnany a sírany. Niklu neublížia neokysličené a nehorúce organické kyseliny, rovnako ako vriaci koncentrovaný alkalický hydroxid draselný (KOH) v koncentrácii do 60 %.

Koróziu spôsobujú redukčné a oxidačné médiá, oxidujúce alkalické alebo kyslé soli, oxidujúce kyseliny ako dusík, vlhké plynné halogény, oxidy dusíka a oxid siričitý.

Kov Monel (do 67 % niklu a do 38 % medi) je odolnejší voči kyselinám ako čistý nikel, ale neznesie pôsobenie silných oxidačných kyselín. Líši sa pomerne vysokou odolnosťou voči organickým kyselinám, voči značnému množstvu roztokov solí. Atmosférická a vodná korózia neohrozuje monel kov; fluor je pre neho tiež bezpečný. Kov Monel bezpečne odolá 40 % varu fluorovodíka (HF) ako platina.

Zliatiny hliníka a čistý hliník

Hliníkový ochranný oxidový film ho robí odolným voči bežným oxidačným činidlám, kyseline octovej, fluóru, samotnej atmosfére a značnému množstvu organických kvapalín.Technicky čistý hliník, v ktorom sú nečistoty menej ako 0,5 %, je veľmi odolný voči pôsobeniu peroxidu vodíka (H2O2).

Ničí sa pôsobením žieravých zásad v silne redukčnom prostredí. Zriedená kyselina sírová a oleum nie sú pre hliník strašné, ale stredne silná kyselina sírová ho zničí, rovnako ako horúca kyselina dusičná.

Kyselina chlorovodíková môže zničiť ochranný oxidový film hliníka. Kontakt hliníka s ortuťou alebo ortuťovými soľami je pre prvú z nich deštruktívny.

Čistý hliník je odolnejší voči korózii ako napríklad duralová zliatina (v ktorej je až 5,5 % medi, 0,5 % horčíka a do 1 % mangánu), ktorá je menej odolná voči korózii. Silumín (pridanie 11 až 14 % kremíka) je v tomto smere stabilnejší.

Zliatiny medi a čistá meď

Čistá meď a jej zliatiny nekorodujú v slanej vode ani na vzduchu. Meď sa nebojí korózie: zriedené zásady, suchý NH3, neutrálne soli, suché plyny a väčšina organických rozpúšťadiel.

Zliatiny ako bronz, ktoré obsahujú veľa medi, odolávajú pôsobeniu kyselín, dokonca aj studenej koncentrovanej alebo horúcej zriedenej kyseliny sírovej alebo koncentrovanej alebo zriedenej kyseliny chlorovodíkovej pri izbovej teplote (25 ° C).

V neprítomnosti kyslíka meď nekoroduje pri kontakte s organickými kyselinami. Ani fluór, ani suchý fluorovodík nemajú na meď deštruktívny účinok.

Ale zliatiny medi a čistá meď sú korodované rôznymi kyselinami, ak je prítomný kyslík, ako aj v kontakte s vlhkým NH3, niektorými soľami kyselín, vlhkými plynmi, ako je acetylén, CO2, Cl2, SO2. Meď ľahko interaguje s ortuťou.Mosadz (zinok a meď) nie je vysoko odolná voči korózii.

Viac podrobností nájdete tu — Meď a hliník v elektrotechnike

Čistý zinok

Čistá voda, rovnako ako čistý vzduch, nekoroduje zinok. Ak sú však vo vode alebo vzduchu soli, oxid uhličitý alebo amoniak, začne korózia zinku. Zinok sa rozpúšťa v zásadách, obzvlášť rýchlo — v kyseline dusičnej (HNO3), pomalšie — v kyseline chlorovodíkovej a sírovej.

Organické rozpúšťadlá a ropné produkty vo všeobecnosti nemajú korozívny účinok na zinok, ale ak je kontakt dlhší, napríklad s krakovaným benzínom, kyslosť benzínu sa zvýši, pretože oxiduje na vzduchu a začne korózia zinku.

Čisté olovo

Vysoká odolnosť olova proti vode a atmosférickej korózii je známy fakt. Nekoroduje ja vediem a keď je v pôde. Ale ak voda obsahuje veľa oxidu uhličitého, tak sa v nej olovo rozpustí, keďže sa vytvorí hydrogenuhličitan olovnatý, ktorý už bude rozpustný.

Vo všeobecnosti je olovo veľmi odolné voči neutrálnym roztokom, stredne odolné voči alkalickým roztokom, ako aj voči niektorým kyselinám: sírovej, fosforečnej, chrómovej a sírovej. S koncentrovanou kyselinou sírovou (od 98%) pri teplote 25 ° C sa olovo môže pomaly rozpúšťať.

Fluorovodík v koncentrácii 48 % pri zahrievaní rozpúšťa olovo. Olovo silne reaguje s kyselinou chlorovodíkovou a dusičnou, s kyselinou mravčou a octovou. Kyselina sírová pokryje olovo mierne rozpustnou vrstvou chloridu olovnatého (PbCl2) a ďalšie rozpúšťanie už nebude pokračovať. V koncentrovanej kyseline dusičnej bude olovo tiež pokryté vrstvou soli, ale zriedená kyselina dusičná olovo rozpustí. Chloridy, uhličitany a sírany nie sú voči olovu agresívne, zatiaľ čo roztoky dusičnanov sú naopak.

Čistý titán

Dobrá odolnosť proti korózii je charakteristickým znakom titánu.Neoxiduje sa silnými oxidačnými činidlami, odoláva soľným roztokom, FeCl3 atď. Koncentrované minerálne kyseliny spôsobia koróziu, ale ani vriaca kyselina dusičná v koncentrácii nižšej ako 65 %, kyselina sírová – do 5 %, kyselina chlorovodíková – do 5 % – nespôsobí koróziu titánu. Normálna odolnosť proti korózii voči zásadám, alkalickým soliam a organickým kyselinám odlišuje titán od iných kovov.

Čisté zirkónium

Zirkónium je odolnejšie voči kyseline sírovej a chlorovodíkovej ako titán, ale menej odoláva akvaregii a vlhkému chlóru. Má vysokú chemickú odolnosť voči väčšine zásad a kyselín, odolný voči peroxidu vodíka (H2O2).

Pôsobenie určitých chloridov, vriacej koncentrovanej kyseliny chlorovodíkovej, aqua regia (zmes koncentrovanej dusičnej HNO3 (65-68 hmotn.%) a soľného HCl (32-35 hmotn.%), horúca koncentrovaná kyselina sírová a dymivá kyselina dusičná spôsobujú Čo sa týka korózie, je to taká vlastnosť zirkónu ako hydrofóbnosť, to znamená, že tento kov nie je zmáčaný vodou ani vodnými roztokmi.

Čistý tantal

Vynikajúca chemická odolnosť tantalu je podobná sklu. Jeho hustý oxidový film chráni kov pri teplotách do 150 ° C pred pôsobením chlóru, brómu, jódu. Väčšina kyselín za normálnych podmienok na tantal nepôsobí, dokonca ani akvaregia a koncentrovaná kyselina dusičná nespôsobujú koróziu. Alkalické roztoky nemajú prakticky žiadny vplyv na tantal, ale pôsobí naň fluorovodík a používajú sa koncentrované horúce alkalické roztoky, na rozpúšťanie tantalu sa používajú alkalické taveniny.