Korrosionsbeständighet hos metaller

Vad är korrosionsbeständighet?

En metalls förmåga att motstå korrosion kallas korrosionsbeständighet. Denna förmåga bestäms av korrosionshastigheten under vissa förhållanden. Kvantitativa och kvalitativa egenskaper används för att bedöma graden av korrosion.

De kvalitativa egenskaperna är:

• ändra utseendet på metallytan;

• förändring i metallens mikrostruktur.

De kvantitativa egenskaperna är:

• tid före uppkomsten av det första fokuset för korrosion;

• antalet korrosionshärdar som bildas under en viss tidsperiod;

• metallförtunning per tidsenhet;

• förändring i metallens massa per ytenhet per tidsenhet;

• volymen gas som absorberas eller frigörs under korrosion per ytenhet per tidsenhet;

• elektrisk strömtäthet för en given korrosionshastighet;

• förändring i egenskap under en tidsperiod (mekaniska egenskaper, reflektivitet, elektriskt motstånd).

Olika metaller har olika motståndskraft mot korrosion.För att öka korrosionsbeständigheten används speciella metoder: legering för stål, kromplätering, aluminisering, nickelplätering, målning, zinkbeläggning, passivering, etc.

Järn och stål

I närvaro av syre och rent vatten korroderar järn snabbt, reaktionen fortsätter enligt formeln:

I korrosionsprocessen täcker ett löst lager av rost metallen, och detta lager skyddar den inte alls från ytterligare förstörelse, korrosion fortsätter tills metallen är helt förstörd. Den mer aktiva korrosionen av järn orsakas av saltlösningar: om ens lite ammoniumklorid (NH4Cl) finns i luften kommer korrosionsprocessen att gå mycket snabbare. I en svag lösning av saltsyra (HCl) kommer reaktionen också att fortgå aktivt.

Salpetersyra (HNO3) i en koncentration över 50% kommer att leda till passivering av metallen - den kommer att täckas med ett skyddande lager, om än bräckligt. Förångad salpetersyra är säker för järn.

Svavelsyra (H2SO4) i en koncentration över 70 % passiverar järn, och om stålklass St3 lagras i 90 % svavelsyra vid en temperatur på 40 ° C, kommer korrosionshastigheten under dessa förhållanden inte att överstiga 140 mikron per år. Om temperaturen är 90 ° C, kommer korrosionen att fortsätta med en 10 gånger högre hastighet. Svavelsyra med en järnkoncentration på 50% kommer att lösas upp.

Fosforsyra (H3PO4) kommer inte att korrodera järn och inte heller vattenfria organiska lösningsmedel som alkaliska lösningar, vattenhaltig ammoniak, torr Br2 och Cl2.

Om du tillsätter en tusendel natriumkromat till vatten blir det en utmärkt järnkorrosionsinhibitor, som natriumhexametafosfat. Men klorjoner (Cl-) tar bort skyddsfilmen från järnet och ökar korrosion.Järnet är tekniskt rent, innehåller cirka 0,16 % föroreningar och är mycket motståndskraftigt mot korrosion.

Medellegerade och låglegerade stål

Legeringstillsatser av krom, nickel eller koppar i låglegerade och medellegerade stål ökar deras motståndskraft mot vatten och atmosfärisk korrosion. Ju mer krom, desto högre oxidationsbeständighet har stålet. Men om krom är mindre än 12%, kommer kemiskt aktiva medier att ha en destruktiv effekt på sådant stål.

Höglegerade stål

I höglegerade stål är legeringskomponenterna mer än 10 %. Om stålet innehåller från 12 till 18% krom, kommer sådant stål att motstå kontakt med nästan alla organiska syror, med mat, kommer att vara resistenta mot salpetersyra (HNO3), baser, många saltlösningar. I 25 % myrsyra (CH2O2) kommer höglegerat stål att korrodera med en hastighet av cirka 2 mm per år. Men starka reduktionsmedel, saltsyra, klorider och halogener kommer att förstöra höglegerat stål.

Rostfria stål som innehåller 8 till 11 % nickel och 17 till 19 % krom är mer motståndskraftiga mot korrosion än högkromstål enbart. Sådana stål tål sura oxiderande medier, såsom kromsyra eller salpetersyra, samt starkt alkaliska.

Nickel som tillsats kommer att öka stålets motståndskraft mot icke-oxiderande miljöer, mot atmosfäriska faktorer. Men miljön är sur, reducerande och sur med halogenjoner, - de kommer att förstöra det passiverande oxidskiktet, som ett resultat kommer stålet att förlora sin motståndskraft mot syror.

Rostfria stål med tillsats av molybden i en mängd av 1 till 4 % har högre korrosionsbeständighet än kromnickelstål.Molybden ger resistens mot svavelsyra och svavelsyra, organiska syror, havsvatten och halogenider.

Ferrokisel (järn med tillsats av 13 till 17 % kisel), den så kallade järn-kiselgjutningen, har korrosionsbeständighet på grund av närvaron av en oxidfilm av SiO2 och som varken svavelsyra, salpetersyra eller kromsyra kan förstöra, de förstärker bara denna skyddsfilm. Men saltsyra (HCl) kommer lätt att korrodera ferrokisel.

Nickellegeringar och rent nickel

Nickel är resistent mot många faktorer, både atmosfäriska och laboratoriemässiga, mot rent och saltvatten, mot alkaliska och neutrala salter som karbonater, acetater, klorider, nitrater och sulfater. Icke-syresatta och icke-heta organiska syror kommer inte att skada nickel, liksom kokande koncentrerad alkalisk kaliumhydroxid (KOH) i en koncentration på upp till 60%.

Korrosion orsakas av reducerande och oxiderande medier, oxiderande alkaliska eller sura salter, oxiderande syror som kväve, fuktiga gasformiga halogener, kväveoxider och svaveldioxid.

Monelmetall (upp till 67% nickel och upp till 38% koppar) är mer syrabeständig än rent nickel, men tål inte inverkan av starka oxiderande syror. Det skiljer sig i ganska hög motståndskraft mot organiska syror, till en betydande mängd saltlösningar. Atmosfärisk korrosion och vattenkorrosion hotar inte monelmetall; Fluor är också säkert för honom. Monel metall kommer säkert att motstå 40 % kokande vätefluorid (HF) som platina.

Aluminiumlegeringar och ren aluminium

Aluminiums skyddande oxidfilm gör den resistent mot vanliga oxidationsmedel, ättiksyra, fluor, enbart atmosfären och en betydande mängd organiska vätskor.Tekniskt rent aluminium, i vilket föroreningar är mindre än 0,5 %, är mycket motståndskraftigt mot inverkan av väteperoxid (H2O2).

Det förstörs av verkan av kaustiska baser i en starkt reducerande miljö. Utspädd svavelsyra och oleum är inte hemskt för aluminium, men medelstark svavelsyra kommer att förstöra det, liksom het salpetersyra.

Saltsyra kan förstöra aluminiums skyddande oxidfilm. Kontakt mellan aluminium och kvicksilver eller kvicksilversalter är destruktiv för de förstnämnda.

Ren aluminium är mer motståndskraftig mot korrosion än till exempel duraluminlegering (i vilken upp till 5,5 % koppar, 0,5 % magnesium och upp till 1 % mangan), som är mindre motståndskraftig mot korrosion. Silumin (tillsats av 11 till 14 % kisel) är mer stabil i detta avseende.

Kopparlegeringar och ren koppar

Ren koppar och dess legeringar korroderar inte i saltvatten eller luft. Koppar är inte rädd för korrosion: utspädda baser, torr NH3, neutrala salter, torra gaser och de flesta organiska lösningsmedel.

Legeringar som brons, som innehåller mycket koppar, tål exponering för syror, även kall koncentrerad eller varm utspädd svavelsyra, eller koncentrerad eller utspädd saltsyra vid rumstemperatur (25 ° C).

I frånvaro av syre korroderar inte koppar i kontakt med organiska syror. Varken fluor eller torr vätefluorid har en destruktiv effekt på koppar.

Men kopparlegeringar och ren koppar korroderas av olika syror om syre är närvarande, samt i kontakt med våt NH3, vissa sura salter, våta gaser som acetylen, CO2, Cl2, SO2. Koppar interagerar lätt med kvicksilver Mässing (zink och koppar) är inte särskilt motståndskraftig mot korrosion.

Läs mer här - Koppar och aluminium inom elektroteknik

Ren zink

Rent vatten, liksom ren luft, fräter inte zink. Men om det finns salter, koldioxid eller ammoniak i vatten eller luft, kommer korrosion av zink att börja. Zink löser sig i baser, särskilt snabbt - i salpetersyra (HNO3), långsammare - i salt- och svavelsyra.

Organiska lösningsmedel och petroleumprodukter har i allmänhet ingen frätande effekt på zink, men om kontakten är långvarig, till exempel med sprucken bensin, ökar surheten i bensinen då den oxiderar i luften och korrosion av zinken börjar.

Rent bly

Blyets höga motståndskraft mot vatten och atmosfärisk korrosion är ett välkänt faktum. Det fräter inte jag leder och när i jorden. Men om vattnet innehåller mycket koldioxid, kommer blyet att lösas upp i det, eftersom det bildas blybikarbonat, som redan kommer att vara lösligt.

I allmänhet är bly mycket resistent mot neutrala lösningar, måttligt resistenta mot alkaliska lösningar, såväl som mot vissa syror: svavelsyra, fosforsyra, kromsyra och svavelsyra. Med koncentrerad svavelsyra (från 98%) vid en temperatur på 25 ° C kan bly sakta lösas upp.

Fluorväte i en koncentration av 48 % kommer att lösa upp bly vid upphettning. Bly reagerar starkt med saltsyra och salpetersyra, med myrsyra och ättiksyra. Svavelsyra kommer att täcka blyet med ett lätt lösligt lager av blyklorid (PbCl2) och ytterligare upplösning kommer inte att fortsätta. I koncentrerad salpetersyra kommer blyet också att beläggas med ett lager salt, men utspädd salpetersyra kommer att lösa upp blyet. Klorider, karbonater och sulfater är inte aggressiva mot bly, medan nitratlösningar är motsatsen.

Rent titan

God korrosionsbeständighet är ett kännetecken för titan.Det oxideras inte av starka oxidationsmedel, tål saltlösningar, FeCl3, etc. Koncentrerade mineralsyror kommer att orsaka korrosion, men även kokande salpetersyra i en koncentration på mindre än 65%, svavelsyra - upp till 5%, saltsyra - upp till 5% - kommer inte att orsaka korrosion av titan. Normal korrosionsbeständighet mot baser, alkaliska salter och organiska syror skiljer titan från andra metaller.

Ren zirkonium

Zirkonium är mer resistent mot svavelsyra och saltsyra än titan, men mindre resistent mot aquaregia och vått klor. Den har hög kemisk beständighet mot de flesta baser och syror, resistent mot väteperoxid (H2O2).

Verkan av vissa klorider, kokande koncentrerad saltsyra, aqua regia (en blandning av koncentrerad salpeter HNO3 (65-68 vikt%) och saltlösning HCl (32-35 vikt%), varm koncentrerad svavelsyra och rykande salpetersyra orsakar När det gäller korrosion är detta en sådan egenskap hos zirkonium som hydrofobicitet, det vill säga att denna metall inte vätas av vare sig vatten eller vattenlösningar.

Ren tantal

Tantals utmärkta kemikaliebeständighet liknar glas. Dess täta oxidfilm skyddar metallen vid temperaturer upp till 150 ° C från verkan av klor, brom, jod. De flesta syror under normala förhållanden verkar inte på tantal, även aquaregia och koncentrerad salpetersyra orsakar inte korrosion. Alkaliska lösningar har praktiskt taget ingen effekt på tantal, men vätefluorid verkar på det, och koncentrerade heta alkalilösningar används, alkaliska smältor används för att lösa upp tantal.