Rezistența la coroziune a metalelor

Ce este rezistența la coroziune?

Capacitatea unui metal de a rezista la coroziune se numește rezistență la coroziune. Această capacitate este determinată de viteza de coroziune în anumite condiții. Caracteristicile cantitative și calitative sunt utilizate pentru a evalua gradul de coroziune.

Caracteristicile calitative sunt:

• modificarea aspectului suprafeței metalice;

• modificarea microstructurii metalului.

Caracteristicile cantitative sunt:

• timp înainte de apariția primului focar de coroziune;

• numărul focarelor de coroziune formate într-o anumită perioadă de timp;

• subțierea metalului pe unitatea de timp;

• modificarea masei metalului pe unitatea de suprafață pe unitatea de timp;

• volumul de gaz absorbit sau eliberat în timpul coroziunii per unitate de suprafață pe unitate de timp;

• densitatea curentului electric pentru o rată de coroziune dată;

• modificarea proprietăților pe o perioadă de timp (proprietăți mecanice, reflectivitate, rezistență electrică).

Diferite metale au rezistență diferită la coroziune.Pentru a crește rezistența la coroziune se folosesc metode speciale: aliere pentru oțel, cromare, aluminiu, nichelare, vopsire, acoperire cu zinc, pasivizare etc.

Fier si otel

În prezența oxigenului și a apei pure, fierul se corodează rapid, reacția se desfășoară conform formulei:

În procesul de coroziune, un strat liber de rugină acoperă metalul, iar acest strat nu îl protejează deloc de distrugerea ulterioară, coroziunea continuă până când metalul este complet distrus. Coroziunea mai activă a fierului este cauzată de soluțiile sărate: dacă chiar și puțină clorură de amoniu (NH4Cl) este prezentă în aer, procesul de coroziune va decurge mult mai rapid. Într-o soluție slabă de acid clorhidric (HCl), reacția va continua și ea activ.

Acidul azotic (HNO3) într-o concentrație de peste 50% va duce la pasivarea metalului - va fi acoperit cu un strat protector, deși fragil. Acidul azotic vaporizat este sigur pentru fier.

Acidul sulfuric (H2SO4) într-o concentrație de peste 70% pasivează fierul, iar dacă oțelul clasa St3 este depozitat în acid sulfuric 90% la o temperatură de 40 ° C, atunci în aceste condiții rata de coroziune nu va depăși 140 de microni pe an. Dacă temperatura este de 90 ° C, atunci coroziunea va continua cu o rată de 10 ori mai mare. Acidul sulfuric cu o concentrație de fier de 50% se va dizolva.

Acidul fosforic (H3PO4) nu va coroda fierul și nici solvenții organici anhidri, cum ar fi soluțiile alcaline, amoniacul apos, Br2 uscat și Cl2.

Dacă adăugați o miime de cromat de sodiu în apă, acesta va deveni un excelent inhibitor de coroziune a fierului, cum ar fi hexametafosfatul de sodiu. Dar ionii de clor (Cl-) îndepărtează pelicula de protecție de pe fier și cresc coroziunea.Fierul este pur din punct de vedere tehnic, conține aproximativ 0,16% impurități și este foarte rezistent la coroziune.

Oțeluri mediu aliate și slab aliate

Adăugările de aliere de crom, nichel sau cupru în oțelurile slab aliate și mediu aliate măresc rezistența acestora la apă și coroziune atmosferică. Cu cât mai mult crom, cu atât este mai mare rezistența la oxidare a oțelului. Dar dacă cromul este mai mic de 12%, atunci mediile active din punct de vedere chimic vor avea un efect distructiv asupra unui astfel de oțel.

Oțeluri înalt aliate

În oțelurile înalt aliate, componentele de aliere sunt mai mari de 10%. Dacă oțelul conține de la 12 la 18% crom, atunci un astfel de oțel va rezista la contactul cu aproape oricare dintre acizii organici, cu alimente, va fi rezistent la acid azotic (HNO3), baze, multe soluții de sare. În acid formic 25% (CH2O2), oțelul înalt aliat se va coroda cu o rată de aproximativ 2 mm pe an. Cu toate acestea, agenții reducători puternici, acidul clorhidric, clorurile și halogenii vor distruge oțelul înalt aliat.

Oțelurile inoxidabile care conțin 8 până la 11% nichel și 17 până la 19% crom sunt mai rezistente la coroziune decât oțelurile cu conținut ridicat de crom singure. Astfel de oțeluri rezistă la medii oxidante acide, cum ar fi acidul cromic sau acidul azotic, precum și oțelurile alcaline puternice.

Nichelul ca aditiv va crește rezistența oțelului la medii neoxidante, la factorii atmosferici. Dar mediul este acid, reducător și acid cu ioni de halogen, - vor distruge stratul de oxid pasiv, ca urmare, oțelul își va pierde rezistența la acizi.

Oțelurile inoxidabile cu adaos de molibden într-o cantitate de 1 până la 4% au o rezistență la coroziune mai mare decât oțelurile crom-nichel.Molibdenul va oferi rezistență la acid sulfuric și sulfuric, acizi organici, apă de mare și halogenuri.

Ferosiliciul (fier cu un adaos de 13 până la 17% siliciu), așa-numita turnare fier-siliciu, are rezistență la coroziune datorită prezenței unei pelicule de oxid de SiO2 și pe care nici acizii sulfuric, nici nitric, nici cromic nu o pot distruge, nu fac decât să întărească această peliculă protectoare. Dar acidul clorhidric (HCl) va coroda cu ușurință ferosiliciul.

Aliaje de nichel și nichel pur

Nichelul este rezistent la mulți factori, atât atmosferici, cât și de laborator, la apa curată și sărată, la săruri alcaline și neutre precum carbonați, acetați, cloruri, nitrați și sulfați. Acizii organici neoxigenați și nefierbinți nu vor dăuna nichelului, precum și fierberea hidroxidului de potasiu alcalin concentrat (KOH) într-o concentrație de până la 60%.

Coroziunea este cauzată de medii reducătoare și oxidante, săruri alcaline sau acide oxidante, acizi oxidanți cum ar fi azotul, halogenii gazoși umezi, oxizii de azot și dioxidul de sulf.

Metalul monel (până la 67% nichel și până la 38% cupru) este mai rezistent la acizi decât nichelul pur, dar nu va rezista la acțiunea acizilor oxidanți puternici. Se deosebește prin rezistența destul de mare la acizi organici, la o cantitate semnificativă de soluții sărate. Coroziunea atmosferică și a apei nu amenință metalul monel; fluorul este, de asemenea, sigur pentru el. Metalul Monel va rezista în siguranță la 40% clorură de hidrogen (HF) la fierbere, precum platina.

Aliaje de aluminiu și aluminiu pur

Filmul protector de oxid de aluminiu îl face rezistent la oxidanții obișnuiți, acid acetic, fluor, numai atmosferă și o cantitate semnificativă de lichide organice.Aluminiul tehnic pur, în care impuritățile sunt mai mici de 0,5%, este foarte rezistent la acțiunea peroxidului de hidrogen (H2O2).

Este distrus prin acțiunea bazelor caustice într-un mediu puternic reducător. Acidul sulfuric diluat și oleum nu sunt groaznice pentru aluminiu, dar acidul sulfuric de tărie medie îl va distruge, la fel ca și acidul azotic fierbinte.

Acidul clorhidric poate distruge filmul protector de oxid de aluminiu. Contactul aluminiului cu mercurul sau sărurile de mercur este distructiv pentru primul.

Aluminiul pur este mai rezistent la coroziune decât, de exemplu, aliajul de duraluminiu (în care până la 5,5% cupru, 0,5% magneziu și până la 1% mangan), care este mai puțin rezistent la coroziune. Siluminul (adăugând 11 până la 14% siliciu) este mai stabil în acest sens.

Aliaje de cupru și cupru pur

Cuprul pur și aliajele sale nu se corodează în apă sărată sau în aer. Cuprul nu se teme de coroziune: baze diluate, NH3 uscat, săruri neutre, gaze uscate și majoritatea solvenților organici.

Aliajele precum bronzul, care conțin mult cupru, rezistă la expunerea la acizi, chiar și la acid sulfuric concentrat la rece sau la cald, sau la acid clorhidric concentrat sau diluat la temperatura camerei (25 ° C).

În absența oxigenului, cuprul nu se corodează în contact cu acizii organici. Nici fluorul, nici fluorura de hidrogen uscată nu are un efect distructiv asupra cuprului.

Dar aliajele de cupru și cuprul pur sunt corodate de diverși acizi dacă este prezent oxigen, precum și în contact cu NH3 umed, unele săruri acide, gaze umede precum acetilena, CO2, Cl2, SO2. Cuprul interacționează ușor cu mercurul.Alama (zinc și cupru) nu este foarte rezistentă la coroziune.

Verificați mai multe detalii aici - Cuprul și aluminiul în inginerie electrică

Zinc pur

Apa curată, ca și aerul curat, nu corodează zincul. Dar dacă există săruri, dioxid de carbon sau amoniac în apă sau aer, atunci va începe coroziunea zincului. Zincul se dizolvă în baze, mai ales rapid — în acid azotic (HNO3), mai lent — în acizi clorhidric și sulfuric.

Solvenții organici și produsele petroliere în general nu au efect coroziv asupra zincului, dar dacă contactul este prelungit, de exemplu cu benzina crapată, aciditatea benzinei va crește pe măsură ce se oxidează în aer și va începe coroziunea zincului.

Plumb pur

Rezistența ridicată a plumbului la apă și la coroziune atmosferică este un fapt binecunoscut. Nu se corodează eu conduc iar când în sol. Dar dacă apa conține mult dioxid de carbon, atunci plumbul se va dizolva în ea, deoarece se formează bicarbonat de plumb, care va fi deja solubil.

În general, plumbul este foarte rezistent la soluții neutre, moderat rezistent la soluții alcaline, precum și la unii acizi: sulfuric, fosforic, cromic și sulfuric. Cu acid sulfuric concentrat (de la 98%) la o temperatură de 25 ° C, plumbul se poate dizolva lent.

Fluorura de hidrogen la o concentrație de 48% va dizolva plumbul atunci când este încălzită. Plumbul reacționează puternic cu acidul clorhidric și azotic, cu acidul formic și acetic. Acidul sulfuric va acoperi plumbul cu un strat ușor solubil de clorură de plumb (PbCl2) și dizolvarea ulterioară nu va continua. În acidul azotic concentrat, plumbul va fi, de asemenea, acoperit cu un strat de sare, dar acidul azotic diluat va dizolva plumbul. Clorurile, carbonații și sulfații nu sunt agresivi față de plumb, în ​​timp ce soluțiile de nitrați sunt opusul.

Titan pur

Rezistența bună la coroziune este un semn distinctiv al titanului.Nu este oxidat de oxidanți puternici, rezistă soluțiilor sărate, FeCl3 etc. Acizii minerali concentrați vor provoca coroziune, dar chiar și fierberea acidului azotic într-o concentrație mai mică de 65%, acidul sulfuric - până la 5%, acidul clorhidric - până la 5% - nu va provoca coroziunea titanului. Rezistența normală la coroziune la baze, săruri alcaline și acizi organici distinge titanul de alte metale.

Zirconiu pur

Zirconiul este mai rezistent la acid sulfuric și clorhidric decât titanul, dar mai puțin rezistent la aquaregia și clorul umed. Are rezistență chimică ridicată la majoritatea bazelor și acizilor, rezistentă la peroxidul de hidrogen (H2O2).

Acțiunea anumitor cloruri, acid clorhidric concentrat la fierbere, aqua regia (un amestec de HNO3 azotic concentrat (65-68% în greutate) și soluție salină HCl (32-35% în greutate), acid sulfuric concentrat fierbinte și acid azotic fumos provoacă În ceea ce privește coroziunea, aceasta este o proprietate a zirconiului precum hidrofobicitatea, adică acest metal nu este umezit nici de apă, nici de soluții apoase.

Tantal pur

Rezistența chimică excelentă a tantalului este similară cu cea a sticlei. Filmul său dens de oxid protejează metalul la temperaturi de până la 150 ° C de acțiunea clorului, bromului, iodului. Majoritatea acizilor în condiții normale nu acționează asupra tantalului, nici măcar acvaregia și acidul azotic concentrat nu provoacă coroziune. Soluțiile alcaline nu au practic niciun efect asupra tantalului, dar fluorura de hidrogen acționează asupra acestuia și se folosesc soluții alcaline fierbinți concentrate, topituri alcaline sunt folosite pentru a dizolva tantalul.