Corrosion resistance ng mga metal

Ano ang corrosion resistance?

Ang kakayahan ng isang metal na lumaban sa kaagnasan ay tinatawag na corrosion resistance. Ang kakayahang ito ay tinutukoy ng rate ng kaagnasan sa ilalim ng ilang mga kundisyon. Ginagamit ang quantitative at qualitative na mga katangian upang masuri ang antas ng kaagnasan.

Ang mga katangian ng husay ay:

• pagbabago ng hitsura ng ibabaw ng metal;

• pagbabago sa microstructure ng metal.

Ang mga quantitative na katangian ay:

• oras bago ang hitsura ng unang pokus ng kaagnasan;

• ang bilang ng corrosion foci na nabuo sa isang tiyak na tagal ng panahon;

• pagnipis ng metal bawat yunit ng oras;

• pagbabago sa masa ng metal bawat yunit ng lugar bawat yunit ng oras;

• ang dami ng gas na hinihigop o inilabas sa panahon ng kaagnasan bawat yunit ng ibabaw bawat yunit ng oras;

• electric current density para sa isang naibigay na rate ng kaagnasan;

• pagbabago sa ari-arian sa loob ng isang yugto ng panahon (mga katangiang mekanikal, repleksyon, paglaban sa kuryente).

Ang iba't ibang mga metal ay may iba't ibang pagtutol sa kaagnasan.Upang madagdagan ang paglaban sa kaagnasan, ginagamit ang mga espesyal na pamamaraan: alloying para sa bakal, chrome plating, aluminization, nickel plating, pagpipinta, zinc coating, passivation, atbp.

Bakal at bakal

Sa pagkakaroon ng oxygen at purong tubig, ang bakal ay mabilis na nabubulok, ang reaksyon ay nagpapatuloy ayon sa pormula:

Sa proseso ng kaagnasan, ang isang maluwag na layer ng kalawang ay sumasaklaw sa metal, at ang layer na ito ay hindi lahat pinoprotektahan ito mula sa karagdagang pagkawasak, ang kaagnasan ay nagpapatuloy hanggang ang metal ay ganap na nawasak. Ang mas aktibong kaagnasan ng bakal ay sanhi ng mga solusyon sa asin: kung kahit kaunting ammonium chloride (NH4Cl) ay naroroon sa hangin, ang proseso ng kaagnasan ay magiging mas mabilis. Sa isang mahinang solusyon ng hydrochloric acid (HCl), ang reaksyon ay magpapatuloy din nang aktibo.

Ang nitric acid (HNO3) sa isang konsentrasyon na higit sa 50% ay hahantong sa passivation ng metal - ito ay sakop ng isang proteksiyon na layer, kahit na marupok. Ang vaporized nitric acid ay ligtas para sa bakal.

Sulfuric acid (H2SO4) sa isang konsentrasyon sa itaas 70% passivates iron, at kung ang steel class na St3 ay naka-imbak sa 90% sulfuric acid sa temperatura na 40 ° C, pagkatapos ay sa ilalim ng mga kondisyong ito ang corrosion rate ay hindi lalampas sa 140 microns bawat taon. Kung ang temperatura ay 90 ° C, pagkatapos ay ang kaagnasan ay magpapatuloy sa isang 10 beses na mas mataas na rate. Ang sulfuric acid na may konsentrasyon ng iron na 50% ay matutunaw.

Ang Phosphoric acid (H3PO4) ay hindi makakasira ng bakal, at hindi rin makakapag-corrode ng mga anhydrous organic solvents tulad ng mga alkaline solution, aqueous ammonia, dry Br2 at Cl2.

Kung magdagdag ka ng isang libong sodium chromate sa tubig, ito ay magiging isang mahusay na iron corrosion inhibitor, tulad ng sodium hexametaphosphate. Ngunit ang mga chlorine ions (Cl-) ay nag-aalis ng proteksiyon na pelikula mula sa bakal at nagpapataas ng kaagnasan.Ang bakal ay teknikal na dalisay, naglalaman ng mga 0.16% na dumi at lubos na lumalaban sa kaagnasan.

Medium-alloyed at low-alloyed steels

Ang pagsasama ng mga pagdaragdag ng chromium, nickel o tanso sa mababang-alloyed at medium-alloyed na bakal ay nagpapataas ng kanilang paglaban sa tubig at atmospheric corrosion. Ang mas maraming kromo, mas mataas ang paglaban sa oksihenasyon ng bakal. Ngunit kung ang chromium ay mas mababa sa 12%, kung gayon ang chemically active media ay magkakaroon ng mapanirang epekto sa naturang bakal.

Mataas na haluang metal na bakal

Sa high-alloyed steels, ang mga alloying component ay higit sa 10%. Kung ang bakal ay naglalaman ng 12 hanggang 18% chromium, kung gayon ang naturang bakal ay makatiis sa pakikipag-ugnay sa halos alinman sa mga organikong acid, na may pagkain, ay lumalaban sa nitric acid (HNO3), mga base, maraming mga solusyon sa asin. Sa 25% formic acid (CH2O2) mataas na haluang metal na bakal ay kaagnasan sa bilis na humigit-kumulang 2 mm bawat taon. Gayunpaman, ang malakas na pagbabawas ng mga ahente, hydrochloric acid, chlorides at halogens ay sisira sa mataas na haluang metal na bakal.

Ang mga hindi kinakalawang na asero na naglalaman ng 8 hanggang 11% nickel at 17 hanggang 19% na chromium ay mas lumalaban sa kaagnasan kaysa sa matataas na chromium steel lamang. Ang mga naturang bakal ay lumalaban sa acidic oxidizing media, tulad ng chromic acid o nitric acid, pati na rin ang malakas na alkaline.

Ang nikel bilang isang additive ay magpapataas ng resistensya ng bakal sa mga non-oxidizing na kapaligiran, sa mga salik sa atmospera. Ngunit ang kapaligiran ay acidic, pagbabawas at acidic na may mga halogen ions, - sisirain nila ang passivating oxide layer, bilang isang resulta, ang bakal ay mawawala ang paglaban nito sa mga acid.

Ang mga hindi kinakalawang na asero na may pagdaragdag ng molibdenum sa halagang 1 hanggang 4% ay may mas mataas na paglaban sa kaagnasan kaysa sa mga bakal na chrome-nickel.Ang molybdenum ay magbibigay ng paglaban sa sulfuric at sulfuric acid, mga organic na acid, tubig sa dagat at halides.

Ang Ferrosilicon (iron na may dagdag na 13 hanggang 17% na silicon), ang tinatawag na iron-silicon casting, ay may resistensya sa kaagnasan dahil sa pagkakaroon ng isang oxide film ng SiO2 at hindi maaaring sirain ng alinman sa sulfuric, o nitric, o chromic acid, pinapalakas lang nila itong protective film. Ngunit ang hydrochloric acid (HCl) ay madaling masira ang ferrosilicon.

Mga haluang metal at purong nickel

Ang nikel ay lumalaban sa maraming salik, parehong atmospera at laboratoryo, sa malinis at tubig-alat, sa alkaline at neutral na mga asing-gamot tulad ng carbonates, acetates, chlorides, nitrates at sulfates. Ang non-oxygenated at non-hot organic acids ay hindi makakasama sa nickel, gayundin ang kumukulong concentrated alkaline potassium hydroxide (KOH) sa konsentrasyon na hanggang 60%.

Ang kaagnasan ay sanhi ng pagbabawas at pag-oxidizing ng media, pag-oxidize ng alkaline o acidic na mga asing-gamot, pag-oxidize ng mga acid tulad ng nitrogen, moist gaseous halogens, nitrogen oxides, at sulfur dioxide.

Ang monel metal (hanggang sa 67% nickel at hanggang 38% copper) ay mas acid resistant kaysa purong nickel, ngunit hindi makatiis sa pagkilos ng malakas na oxidizing acids. Naiiba ito sa medyo mataas na pagtutol sa mga organic na acid, sa isang malaking halaga ng mga solusyon sa asin. Ang kaagnasan sa atmospera at tubig ay hindi nagbabanta sa monel na metal; Ang fluoride ay ligtas din para sa kanya. Ang monel metal ay ligtas na makakayanan ang 40% boiling hydrogen fluoride (HF) tulad ng platinum.

Aluminum haluang metal at purong aluminyo

Ginagawa nitong lumalaban ang protective oxide film ng aluminyo sa mga karaniwang oxidizer, acetic acid, fluorine, atmospera na nag-iisa, at malaking halaga ng mga organikong likido.Sa teknikal na purong aluminyo, kung saan ang mga impurities ay mas mababa sa 0.5%, ay napaka-lumalaban sa pagkilos ng hydrogen peroxide (H2O2).

Ito ay nawasak sa pamamagitan ng pagkilos ng mga caustic base sa isang malakas na pagbabawas ng kapaligiran. Ang dilute sulfuric acid at oleum ay hindi nakakatakot para sa aluminum, ngunit sisirain ito ng medium-strength sulfuric acid, gayundin ang mainit na nitric acid.

Maaaring sirain ng hydrochloric acid ang protective oxide film ng aluminyo. Ang pakikipag-ugnay sa aluminyo sa mercury o mercury salts ay nakakasira para sa dating.

Ang purong aluminyo ay mas lumalaban sa kaagnasan kaysa, halimbawa, duralumin alloy (kung saan hanggang 5.5% tanso, 0.5% magnesiyo at hanggang 1% mangganeso), na hindi gaanong lumalaban sa kaagnasan. Ang Silumin (pagdaragdag ng 11 hanggang 14% na silikon) ay mas matatag sa bagay na ito.

Mga haluang tanso at purong tanso

Ang purong tanso at ang mga haluang metal nito ay hindi nabubulok sa tubig-alat o hangin. Ang tanso ay hindi natatakot sa kaagnasan: dilute base, dry NH3, neutral salts, dry gases at karamihan sa mga organic solvents.

Ang mga haluang metal tulad ng bronze, na naglalaman ng maraming tanso, ay lumalaban sa pagkakalantad sa mga acid, kahit malamig na puro o mainit na dilute na sulfuric acid, o puro o dilute na hydrochloric acid sa temperatura ng silid (25 ° C).

Sa kawalan ng oxygen, ang tanso ay hindi nabubulok sa pakikipag-ugnay sa mga organikong acid. Ni fluorine o dry hydrogen fluoride ay walang mapanirang epekto sa tanso.

Ngunit ang mga haluang metal na tanso at purong tanso ay nabubulok ng iba't ibang mga asido kung ang oxygen ay naroroon, pati na rin sa pakikipag-ugnay sa basang NH3, ilang acid salts, mga basang gas tulad ng acetylene, CO2, Cl2, SO2. Ang tanso ay madaling nakikipag-ugnayan sa mercury. Ang tanso (sinc at tanso) ay hindi lubos na lumalaban sa kaagnasan.

Tingnan ang higit pang mga detalye dito - Copper at aluminyo sa electrical engineering

Purong zinc

Ang malinis na tubig, tulad ng malinis na hangin, ay hindi nakakasira ng zinc. Ngunit kung may mga asing-gamot, carbon dioxide o ammonia sa tubig o hangin, magsisimula ang kaagnasan ng zinc. Ang zinc ay natutunaw sa mga base, lalo na mabilis — sa nitric acid (HNO3), mas mabagal — sa hydrochloric at sulfuric acid.

Ang mga organikong solvent at produktong petrolyo sa pangkalahatan ay walang nakakaagnas na epekto sa zinc, ngunit kung ang kontak ay matagal, halimbawa sa basag na gasolina, tataas ang acidity ng gasolina habang ito ay nag-oxidize sa hangin at magsisimula ang kaagnasan ng zinc.

Purong tingga

Ang mataas na pagtutol ng lead sa tubig at atmospheric corrosion ay isang kilalang katotohanan. Hindi ito nabubulok nangunguna ako at kapag nasa lupa. Ngunit kung ang tubig ay naglalaman ng maraming carbon dioxide, kung gayon ang tingga ay matutunaw dito, dahil ang lead bikarbonate ay nabuo, na matutunaw na.

Sa pangkalahatan, ang tingga ay lubos na lumalaban sa mga neutral na solusyon, katamtamang lumalaban sa mga solusyon sa alkalina, pati na rin sa ilang mga acid: sulfuric, phosphoric, chromic at sulfuric. Sa concentrated sulfuric acid (mula sa 98%) sa temperatura na 25 ° C, ang lead ay maaaring dahan-dahang matunaw.

Ang hydrogen fluoride sa isang konsentrasyon na 48% ay matutunaw ang tingga kapag pinainit. Matindi ang reaksyon ng lead sa mga hydrochloric at nitric acid, na may formic at acetic acid. Sasakupin ng sulfuric acid ang lead na may bahagyang natutunaw na layer ng lead chloride (PbCl2) at hindi magpapatuloy ang karagdagang paglusaw. Sa concentrated nitric acid, ang lead ay babalutan din ng isang layer ng asin, ngunit ang dilute na nitric acid ay matutunaw ang lead. Ang mga chloride, carbonate at sulfate ay hindi agresibo sa tingga, habang ang mga solusyon sa nitrate ay kabaligtaran.

Purong titan

Ang mahusay na paglaban sa kaagnasan ay isang tanda ng titan.Hindi ito na-oxidized ng malalakas na oxidizer, lumalaban sa mga solusyon sa asin, FeCl3, atbp. Ang mga konsentradong mineral acid ay magiging sanhi ng kaagnasan, ngunit kahit na kumukulo ang nitric acid sa isang konsentrasyon na mas mababa sa 65%, sulfuric acid - hanggang 5%, hydrochloric acid - hanggang 5% - ay hindi magiging sanhi ng kaagnasan ng titanium. Ang normal na paglaban sa kaagnasan sa mga base, alkaline salts at mga organic na acid ay nagpapakilala sa titanium mula sa iba pang mga metal.

Purong zirconium

Ang Zirconium ay mas lumalaban sa sulfuric at hydrochloric acid kaysa sa titanium, ngunit hindi gaanong lumalaban sa aquaregia at wet chlorine. Ito ay may mataas na paglaban sa kemikal sa karamihan ng mga base at acid, lumalaban sa hydrogen peroxide (H2O2).

Ang pagkilos ng ilang mga chlorides, kumukulong puro hydrochloric acid, aqua regia (isang pinaghalong puro nitric HNO3 (65-68 wt.%) at saline HCl (32-35 wt.%), mainit na concentrated sulfuric acid at fuming nitric acid-sanhi Tungkol sa kaagnasan, ito ay isang pag-aari ng zirconium bilang hydrophobicity, iyon ay, ang metal na ito ay hindi nabasa ng tubig o may tubig na mga solusyon.

Purong tantalum

Ang mahusay na paglaban sa kemikal ng Tantalum ay katulad ng salamin. Ang siksik na oxide film nito ay nagpoprotekta sa metal sa temperatura hanggang 150 ° C mula sa pagkilos ng chlorine, bromine, yodo. Karamihan sa mga acid sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay hindi kumikilos sa tantalum, kahit na ang aquaregia at puro nitric acid ay hindi nagiging sanhi ng kaagnasan. Ang mga solusyon sa alkalina ay halos walang epekto sa tantalum, ngunit ang hydrogen fluoride ay kumikilos dito, at ang mga puro mainit na solusyon sa alkali ay ginagamit, ang mga alkaline na natutunaw ay ginagamit upang matunaw ang tantalum.