Metallien korroosionkestävyys

Mikä on korroosionkestävyys?

Metallin kykyä vastustaa korroosiota kutsutaan korroosionkestävyydeksi. Tämä kyky määräytyy korroosionopeuden mukaan tietyissä olosuhteissa. Korroosioasteen arvioinnissa käytetään kvantitatiivisia ja laadullisia ominaisuuksia.

Laadulliset ominaisuudet ovat:

• metallipinnan ulkonäön muuttaminen;

• metallin mikrorakenteen muutos.

Määrälliset ominaisuudet ovat:

• aika ennen ensimmäisen korroosiopisteen ilmaantumista;

• tietyn ajan kuluessa muodostuneiden korroosiopesäkkeiden lukumäärä;

• metallin ohennus aikayksikköä kohti;

• metallin massan muutos pinta-alayksikköä kohti aikayksikköä kohti;

• korroosion aikana absorboituneen tai vapautuneen kaasun tilavuus pintayksikköä kohti aikayksikköä kohti;

• sähkövirran tiheys tietyllä korroosionopeudella;

• ominaisuuksien muutos tietyn ajan kuluessa (mekaaniset ominaisuudet, heijastavuus, sähkövastus).

Eri metalleilla on erilainen korroosionkestävyys.Korroosionkestävyyden lisäämiseksi käytetään erikoismenetelmiä: teräksen seostus, kromipinnoitus, aluminointi, nikkelipinnoitus, maalaus, sinkkipinnoitus, passivointi jne.

Rauta ja teräs

Hapen ja puhtaan veden läsnä ollessa rauta syövyttää nopeasti, reaktio etenee kaavan mukaan:

Korroosioprosessissa metallin peittää löysä ruostekerros, joka ei suojaa sitä lainkaan lisätuhostumiselta, korroosio jatkuu, kunnes metalli tuhoutuu kokonaan. Raudan aktiivisempi korroosio johtuu suolaliuoksista: jos ilmassa on vähänkin ammoniumkloridia (NH4Cl), korroosioprosessi etenee paljon nopeammin. Heikkossa suolahapon (HCl) liuoksessa reaktio etenee myös aktiivisesti.

Typpihappo (HNO3), jonka pitoisuus on yli 50 %, johtaa metallin passivoimiseen - se peittyy suojakerroksella, vaikkakin hauraalla. Höyrystetty typpihappo on turvallista raudalle.

Rikkihappo (H2SO4), jonka pitoisuus on yli 70 %, passivoi rautaa, ja jos teräsluokka St3 varastoidaan 90 % rikkihapossa 40 °C:n lämpötilassa, näissä olosuhteissa korroosionopeus ei ylitä 140 mikronia vuodessa. Jos lämpötila on 90 °C, korroosio jatkuu 10 kertaa nopeammin. Rikkihappo, jonka rautapitoisuus on 50 %, liukenee.

Fosforihappo (H3PO4) ei syöväytä rautaa, eivätkä vedettömät orgaaniset liuottimet, kuten emäksiset liuokset, vesipitoinen ammoniakki, kuiva Br2 ja Cl2.

Jos lisäät tuhannesosan natriumkromaattia veteen, siitä tulee erinomainen rautakorroosionestoaine, kuten natriumheksametafosfaatti. Mutta kloori-ionit (Cl-) poistavat suojakalvon raudasta ja lisäävät korroosiota.Rauta on teknisesti puhdasta, sisältää noin 0,16 % epäpuhtauksia ja kestää hyvin korroosiota.

Keski- ja niukkaseosteiset teräkset

Kromin, nikkelin tai kuparin seostaminen niukkaseosteisissa ja keskiseosteisissa teräksissä lisää niiden veden- ja ilmakehän korroosionkestävyyttä. Mitä enemmän kromia, sitä korkeampi on teräksen hapettumiskestävyys. Mutta jos kromia on alle 12%, kemiallisesti aktiivisilla aineilla on tuhoisa vaikutus tällaiseen teräkseen.

Korkeaseosteiset teräkset

Korkeaseosteisissa teräksissä seostuskomponentteja on yli 10 %. Jos teräs sisältää 12-18% kromia, tällainen teräs kestää kosketuksen melkein minkä tahansa orgaanisen hapon kanssa, elintarvikkeiden kanssa, kestää typpihappoa (HNO3), emäksiä, monia suolaliuoksia. 25 % muurahaishapossa (CH2O2) runsasseosteinen teräs syöpyy noin 2 mm vuodessa. Vahvat pelkistimet, kloorivetyhappo, kloridit ja halogeenit tuhoavat kuitenkin runsasseosteisen teräksen.

Ruostumattomat teräkset, jotka sisältävät 8-11 % nikkeliä ja 17-19 % kromia, ovat korroosionkestävimpiä kuin pelkät kromipitoiset teräkset, jotka kestävät happamia hapettavia aineita, kuten kromi- tai typpihappoa, sekä vahvaa alkalista.

Nikkeli lisäaineena lisää teräksen kestävyyttä hapettamattomissa ympäristöissä, ilmakehän tekijöissä. Mutta ympäristö on hapan, pelkistävä ja hapan halogeeni-ioneilla, - ne tuhoavat passivoivan oksidikerroksen, minkä seurauksena teräs menettää vastustuskykynsä happoja vastaan.

Ruostumattomilla teräksillä, joihin on lisätty molybdeeniä 1-4 %, on korkeampi korroosionkestävyys kuin kromi-nikkeliteräksillä.Molybdeeni kestää rikkiä ja rikkihappoa, orgaanisia happoja, merivettä ja halogenideja.

Ferrosilikonilla (rauta, johon on lisätty 13-17 % piitä), niin sanottu rauta-pii-valu, on korroosionkestävyys SiO2-oksidikalvon vuoksi ja jota rikki-, typpi- tai kromihappo ei voi tuhota, ne vain vahvistavat tätä suojakalvoa. Mutta suolahappo (HCl) syövyttää helposti ferropiitä.

Nikkeliseokset ja puhdas nikkeli

Nikkeli kestää monia tekijöitä, sekä ilmakehän että laboratoriossa, puhdasta ja suolaista vettä, emäksisiä ja neutraaleja suoloja, kuten karbonaatteja, asetaatteja, klorideja, nitraatteja ja sulfaatteja. Hapemattomat ja kuumat orgaaniset hapot eivät vahingoita nikkeliä, samoin kuin kiehuva väkevä emäksinen kaliumhydroksidi (KOH), jonka pitoisuus on jopa 60%.

Korroosiota aiheuttavat pelkistävät ja hapettavat väliaineet, hapettavat alkaliset tai happamat suolat, hapettavat hapot, kuten typpi, kosteat kaasumaiset halogeenit, typen oksidit ja rikkidioksidi.

Monel-metalli (jopa 67 % nikkeliä ja jopa 38 % kuparia) on haponkestävämpi kuin puhdas nikkeli, mutta ei kestä voimakkaiden hapettavien happojen vaikutusta. Se eroaa melko korkeasta kestävyydestä orgaanisia happoja, huomattavaa määrää suolaliuoksia vastaan. Ilmakehän ja veden korroosio ei uhkaa monel-metallia; fluori on myös turvallista hänelle. Monel-metalli kestää turvallisesti 40 % kiehuvaa fluorivetyä (HF), kuten platina.

Alumiiniseokset ja puhdas alumiini

Alumiinin suojaava oksidikalvo tekee siitä kestävän yleisiä hapettimia, etikkahappoa, fluoria, pelkästään ilmakehää ja huomattavaa määrää orgaanisia nesteitä.Teknisesti puhdas alumiini, jonka epäpuhtaudet ovat alle 0,5 %, kestää hyvin vetyperoksidin (H2O2) vaikutusta.

Se tuhoutuu emästen vaikutuksesta voimakkaasti pelkistävässä ympäristössä. Laimea rikkihappo ja oleum eivät ole kauheaa alumiinille, mutta keskivahva rikkihappo tuhoaa sen, samoin kuin kuuma typpihappo.

Kloorivetyhappo voi tuhota alumiinin suojaavan oksidikalvon. Alumiinin kosketus elohopean tai elohopeasuolojen kanssa on tuhoisaa ensimmäiselle.

Puhdas alumiini kestää paremmin korroosiota kuin esimerkiksi duralumiiniseos (jossa jopa 5,5 % kuparia, 0,5 % magnesiumia ja jopa 1 % mangaania), joka on vähemmän korroosionkestävä. Silumiin (lisäämällä 11-14 % piitä) on tässä suhteessa vakaampi.

Kuparilejeeringit ja puhdas kupari

Puhdas kupari ja sen seokset eivät syöpy suolavedessä tai ilmassa. Kupari ei pelkää korroosiota: laimeat emäkset, kuiva NH3, neutraalit suolat, kuivat kaasut ja useimmat orgaaniset liuottimet.

Seokset, kuten pronssi, jotka sisältävät paljon kuparia, kestävät altistuksen hapoille, jopa kylmälle tiivistetylle tai kuumalle laimealle rikkihapolle tai tiivistetylle tai laimealle kloorivetyhapolle huoneenlämpötilassa (25 °C).

Ilman happea kupari ei syöpy joutuessaan kosketuksiin orgaanisten happojen kanssa. Fluorilla tai kuivalla fluorivetyllä ei ole tuhoisaa vaikutusta kupariin.

Mutta kupariseokset ja puhdas kupari syöpyvät erilaisista hapoista, jos läsnä on happea, sekä joutuessaan kosketuksiin märän NH3:n, joidenkin happamien suolojen, märkien kaasujen, kuten asetyleenin, CO2:n, Cl2:n, SO2:n, kanssa. Kupari on helposti vuorovaikutuksessa elohopean kanssa Messinki (sinkki ja kupari) ei kestä kovin korroosiota.

Katso tarkemmat tiedot täältä - Kupari ja alumiini sähkötekniikassa

Puhdasta sinkkiä

Puhdas vesi, kuten puhdas ilma, ei syövytä sinkkiä. Mutta jos vedessä tai ilmassa on suoloja, hiilidioksidia tai ammoniakkia, sinkin korroosio alkaa. Sinkki liukenee emäksiin, erityisen nopeasti - typpihappoon (HNO3), hitaammin - suola- ja rikkihappoihin.

Orgaanisilla liuottimilla ja öljytuotteilla ei yleensä ole sinkkiä syövyttävää vaikutusta, mutta jos kosketus pitkittyy, esimerkiksi krakatun bensiinin kanssa, bensiinin happamuus lisääntyy sen hapettuessa ilmassa ja sinkin korroosio alkaa.

Puhdasta lyijyä

Lyijyn korkea veden- ja ilmakehän korroosionkestävyys on tunnettu tosiasia. Se ei syöpy minä johdan ja ollessaan maaperässä. Mutta jos vesi sisältää paljon hiilidioksidia, lyijy liukenee siihen, koska muodostuu lyijybikarbonaattia, joka on jo liukoista.

Yleensä lyijy kestää hyvin neutraaleja liuoksia, kohtalaisen emäksisiä liuoksia sekä joitakin happoja: rikki-, fosfori-, kromi- ja rikkihappoa. Väkevällä rikkihapolla (alkaen 98 %) 25 °C:n lämpötilassa lyijy voi liueta hitaasti.

Fluorivety, jonka pitoisuus on 48 %, liuottaa lyijyä kuumennettaessa. Lyijy reagoi voimakkaasti suola- ja typpihapon sekä muurahaishapon ja etikkahapon kanssa. Rikkihappo peittää lyijyn hieman liukenevalla lyijykloridikerroksella (PbCl2), eikä liukeneminen enää tapahdu. Väkevässä typpihapossa lyijy päällystetään myös suolakerroksella, mutta laimea typpihappo liuottaa lyijyn. Kloridit, karbonaatit ja sulfaatit eivät ole aggressiivisia lyijyä kohtaan, kun taas nitraattiliuokset ovat päinvastaisia.

Puhdasta titaania

Hyvä korroosionkestävyys on titaanin tunnusmerkki.Se ei hapeta voimakkaiden hapettimien vaikutuksesta, kestää suolaliuoksia, FeCl3:a jne. Väkevät mineraalihapot aiheuttavat korroosiota, mutta jopa kiehuva typpihappo alle 65 %:n pitoisuudessa, rikkihappo - jopa 5 %, suolahappo - jopa 5 % - ei aiheuta titaanin korroosiota. Normaali korroosionkestävyys emäksiä, alkalisuoloja ja orgaanisia happoja vastaan ​​erottaa titaanin muista metalleista.

Puhdasta zirkoniumia

Zirkonium kestää paremmin rikki- ja kloorivetyhappoa kuin titaani, mutta vähemmän kestävät akvaregiaa ja märkää klooria. Sillä on korkea kemiallinen kestävyys useimpia emäksiä ja happoja vastaan, kestää vetyperoksidia (H2O2).

Tiettyjen kloridien, kiehuvan väkevän kloorivetyhapon, vesiregian (väkevän typpihappo-HNO3:n (65-68 paino-%) ja suolaliuoksen HCl:n (32-35 paino-%), kuuman väkevän rikkihapon ja savuavan typpihapon vaikutus Mitä tulee korroosioon, tämä on sellainen zirkoniumin ominaisuus kuin hydrofobisuus, toisin sanoen tämä metalli ei kastu veden tai vesiliuosten vaikutuksesta.

Puhdasta tantaalia

Tantaalin erinomainen kemiallinen kestävyys on samanlainen kuin lasi. Sen tiheä oksidikalvo suojaa metallia jopa 150 °C:n lämpötiloissa kloorin, bromin ja jodin vaikutukselta. Useimmat hapot normaaleissa olosuhteissa eivät vaikuta tantaaliin, edes akvaregiat ja väkevä typpihappo eivät aiheuta korroosiota. Emäksiset liuokset eivät käytännössä vaikuta tantaaliin, mutta fluorivety vaikuttaa siihen ja käytetään väkeviä kuumia alkaliliuoksia, emäksisiä sulatteita käytetään tantaalin liuottamiseen.