Odpornost kovin proti koroziji

Kaj je odpornost proti koroziji?

Sposobnost kovine, da je odporna proti koroziji, se imenuje odpornost proti koroziji. Ta sposobnost je določena s hitrostjo korozije pod določenimi pogoji. Za oceno stopnje korozije se uporabljajo kvantitativne in kvalitativne značilnosti.

Kvalitativne značilnosti so:

• spreminjanje videza kovinske površine;

• sprememba mikrostrukture kovine.

Kvantitativne značilnosti so:

• čas pred pojavom prvega žarišča korozije;

• število žarišč korozije, ki nastanejo v določenem časovnem obdobju;

• tanjšanje kovine na časovno enoto;

• sprememba mase kovine na enoto površine na enoto časa;

• prostornina plina, absorbiranega ali sproščenega med korozijo na enoto površine na enoto časa;

• gostota električnega toka za določeno stopnjo korozije;

• sprememba lastnosti v določenem časovnem obdobju (mehanske lastnosti, odbojnost, električni upor).

Različne kovine imajo različno odpornost proti koroziji.Za povečanje odpornosti proti koroziji se uporabljajo posebne metode: legiranje jekla, kromiranje, aluminiziranje, nikljanje, barvanje, cinkanje, pasiviranje itd.

Železo in jeklo

V prisotnosti kisika in čiste vode železo hitro korodira, reakcija poteka po formuli:

V procesu korozije kovino prekrije ohlapna plast rje in ta plast je sploh ne ščiti pred nadaljnjim uničenjem, korozija se nadaljuje, dokler kovina ni popolnoma uničena. Aktivnejšo korozijo železa povzročajo raztopine soli: če je v zraku celo malo amonijevega klorida (NH4Cl), bo proces korozije potekal veliko hitreje. V šibki raztopini klorovodikove kisline (HCl) bo reakcija potekala tudi aktivno.

Dušikova kislina (HNO3) v koncentraciji nad 50% bo povzročila pasivizacijo kovine - prekrita bo z zaščitno plastjo, čeprav krhko. Uparjena dušikova kislina je varna za železo.

Žveplova kislina (H2SO4) v koncentraciji nad 70% pasivira železo in če je jeklo razreda St3 shranjeno v 90% žveplovi kislini pri temperaturi 40 ° C, potem pod temi pogoji stopnja korozije ne bo presegla 140 mikronov na leto. Če je temperatura 90 ° C, se bo korozija nadaljevala z 10-krat večjo hitrostjo. Žveplova kislina s 50-odstotno koncentracijo železa se raztopi.

Fosforjeva kislina (H3PO4) ne bo razjedala železa, niti brezvodna organska topila, kot so alkalne raztopine, vodni amoniak, suh Br2 in Cl2.

Če vodi dodate tisočinko natrijevega kromata, bo postala odličen zaviralec korozije železa, kot natrijev heksametafosfat. Toda klorovi ioni (Cl-) odstranijo zaščitni film z železa in povečajo korozijo.Železo je tehnično čisto, vsebuje približno 0,16 % primesi in je zelo odporno proti koroziji.

Srednjelegirana in nizkolegirana jekla

Legirni dodatki kroma, niklja ali bakra v nizkolegiranih in srednjelegiranih jeklih povečujejo njihovo odpornost proti vodi in atmosferski koroziji. Več kot je kroma, večja je odpornost proti oksidaciji jekla. Če pa je krom manjši od 12%, bodo kemično aktivni mediji imeli uničujoč učinek na takšno jeklo.

Visoko legirana jekla

V visokolegiranih jeklih je legirnih komponent več kot 10 %. Če jeklo vsebuje od 12 do 18% kroma, bo takšno jeklo vzdržalo stik s skoraj vsemi organskimi kislinami, s hrano, bo odporno na dušikovo kislino (HNO3), baze, številne raztopine soli. V 25 % mravljični kislini (CH2O2) bo visokolegirano jeklo korodiralo s hitrostjo približno 2 mm na leto. Vendar pa bodo močna redukcijska sredstva, klorovodikova kislina, kloridi in halogeni uničili visoko legirano jeklo.

Nerjavna jekla, ki vsebujejo 8 do 11 % niklja in 17 do 19 % kroma, so bolj odporna proti koroziji kot samo jekla z visoko vsebnostjo kroma.Takšna jekla so odporna na kisle oksidativne medije, kot sta kromova kislina ali dušikova kislina, pa tudi na močne alkalije.

Nikelj kot dodatek poveča odpornost jekla na neoksidacijska okolja, na atmosferske dejavnike. Toda okolje je kislo, redukcijsko in kislo s halogenimi ioni, - ti bodo uničili pasivno oksidno plast, posledično bo jeklo izgubilo odpornost na kisline.

Nerjavna jekla z dodatkom molibdena v količini od 1 do 4 % imajo višjo odpornost proti koroziji kot krom-nikljeva jekla.Molibden bo dal odpornost na žveplovo in žveplovo kislino, organske kisline, morsko vodo in halogenide.

Ferosilicij (železo z dodatkom 13 do 17% silicija), tako imenovani železo-silicijev ulitek, je odporen proti koroziji zaradi prisotnosti oksidnega filma SiO2 in ga ne morejo uničiti niti žveplova, niti dušikova, niti kromova kislina, ta zaščitni film le še okrepijo. Toda klorovodikova kislina (HCl) zlahka razjeda ferosilicij.

Nikljeve zlitine in čisti nikelj

Nikelj je odporen na številne dejavnike, tako atmosferske kot laboratorijske, na čisto in slano vodo, na alkalne in nevtralne soli, kot so karbonati, acetati, kloridi, nitrati in sulfati. Neoksigenirane in nevroče organske kisline ne bodo poškodovale niklja, kot tudi vreli koncentrirani alkalni kalijev hidroksid (KOH) v koncentraciji do 60%.

Korozija je posledica redukcijskih in oksidacijskih medijev, oksidacijskih alkalnih ali kislih soli, oksidacijskih kislin, kot je dušik, vlažnih plinastih halogenov, dušikovih oksidov in žveplovega dioksida.

Kovina monel (do 67 % niklja in do 38 % bakra) je bolj odporna na kisline kot čisti nikelj, vendar ne bo vzdržala delovanja močnih oksidacijskih kislin. Razlikuje se po precej visoki odpornosti na organske kisline, na veliko količino solnih raztopin. Atmosferska in vodna korozija ne ogrožata kovine monel; tudi fluor je varen zanj. Kovina monel bo varno vzdržala 40 % vrelega vodikovega fluorida (HF) kot platina.

Aluminijeve zlitine in čisti aluminij

Zaradi zaščitnega oksidnega filma je aluminij odporen na običajne oksidante, ocetno kislino, fluor, samo atmosfero in veliko količino organskih tekočin.Tehnično čist aluminij, v katerem je nečistoč manj kot 0,5 %, je zelo odporen proti delovanju vodikovega peroksida (H2O2).

Uničuje se z delovanjem jedkih baz v močno redukcijskem okolju. Razredčena žveplova kislina in oleum nista strašna za aluminij, vendar ga bo srednje močna žveplova kislina uničila, prav tako vroča dušikova kislina.

Klorovodikova kislina lahko uniči aluminijev zaščitni oksidni film. Stik aluminija z živim srebrom ali živosrebrovimi solmi je za prvega uničujoč.

Čisti aluminij je bolj odporen proti koroziji kot na primer zlitina duralumin (v kateri je do 5,5 % bakra, 0,5 % magnezija in do 1 % mangana), ki je manj odporna proti koroziji. Silumin (z dodajanjem 11 do 14% silicija) je v tem pogledu bolj stabilen.

Bakrove zlitine in čisti baker

Čisti baker in njegove zlitine ne korodirajo v slani vodi ali na zraku. Baker se ne boji korozije: razredčene baze, suhi NH3, nevtralne soli, suhi plini in večina organskih topil.

Zlitine, kot je bron, ki vsebujejo veliko bakra, prenesejo izpostavljenost kislinam, celo hladni koncentrirani ali vroči razredčeni žveplovi kislini ali koncentrirani ali razredčeni klorovodikovi kislini pri sobni temperaturi (25 °C).

V odsotnosti kisika baker v stiku z organskimi kislinami ne korodira. Niti fluor niti suh vodikov fluorid nimata uničujočega učinka na baker.

Toda bakrove zlitine in čisti baker razjedajo različne kisline, če je prisoten kisik, pa tudi v stiku z mokrim NH3, nekaterimi kislimi solmi, mokrimi plini, kot so acetilen, CO2, Cl2, SO2. Baker zlahka komunicira z živim srebrom. Medenina (cink in baker) ni zelo odporna proti koroziji.

Preverite več podrobnosti tukaj — Baker in aluminij v elektrotehniki

Čisti cink

Čista voda tako kot čist zrak ne razjeda cinka. Če pa so v vodi ali zraku soli, ogljikov dioksid ali amoniak, se bo začela korozija cinka. Cink se raztopi v bazah, zlasti hitro - v dušikovi kislini (HNO3), počasneje - v klorovodikovi in ​​žveplovi kislini.

Organska topila in naftni derivati ​​na splošno nimajo jedkega učinka na cink, vendar če je stik dolgotrajen, na primer s krekiranim bencinom, se bo kislost bencina povečala, ko bo oksidiral na zraku in začela se bo korozija cinka.

Čisti svinec

Visoka odpornost svinca na vodo in atmosfersko korozijo je dobro znano dejstvo. Ne korodira Jaz vodim in ko je v zemlji. Če pa voda vsebuje veliko ogljikovega dioksida, potem se bo svinec v njej raztopil, saj nastane svinčev bikarbonat, ki bo že topen.

Na splošno je svinec zelo odporen na nevtralne raztopine, srednje odporen na alkalne raztopine, pa tudi na nekatere kisline: žveplovo, fosforno, kromovo in žveplovo. S koncentrirano žveplovo kislino (od 98%) pri temperaturi 25 ° C se lahko svinec počasi raztopi.

Vodikov fluorid v koncentraciji 48 % bo pri segrevanju raztopil svinec. Svinec močno reagira s klorovodikovo in dušikovo kislino, z mravljično in ocetno kislino. Žveplova kislina bo prekrila svinec z rahlo topno plastjo svinčevega klorida (PbCl2) in nadaljnje raztapljanje ne bo potekalo. V koncentrirani dušikovi kislini bo svinec prekrit tudi s plastjo soli, vendar bo razredčena dušikova kislina raztopila svinec. Kloridi, karbonati in sulfati niso agresivni do svinca, medtem ko so raztopine nitratov nasprotno.

Čisti titan

Dobra odpornost proti koroziji je značilnost titana.Ne oksidira z močnimi oksidanti, vzdrži raztopine soli, FeCl3 itd. Koncentrirane mineralne kisline bodo povzročile korozijo, vendar tudi vrela dušikova kislina v koncentraciji manj kot 65%, žveplova kislina - do 5%, klorovodikova kislina - do 5% - ne bo povzročila korozije titana. Normalna korozijska odpornost na baze, alkalne soli in organske kisline razlikuje titan od drugih kovin.

Čisti cirkonij

Cirkonij je bolj odporen na žveplovo in klorovodikovo kislino kot titan, vendar manj odporen na akvaregijo in mokri klor. Ima visoko kemično odpornost na večino baz in kislin, odporen na vodikov peroksid (H2O2).

Delovanje nekaterih kloridov, vrele koncentrirane klorovodikove kisline, aqua regia (mešanica koncentrirane dušikove HNO3 (65-68 mas. %) in fiziološke raztopine HCl (32-35 mas. %), vroče koncentrirane žveplove kisline in kadeče dušikove kisline povzroča Kar zadeva korozijo, je to lastnost cirkonija, kot je hidrofobnost, to pomeni, da ta kovina ni omočena z vodo ali vodnimi raztopinami.

Čisti tantal

Odlična kemična odpornost tantala je podobna steklu. Njegov gost oksidni film ščiti kovino pri temperaturah do 150 ° C pred delovanjem klora, broma, joda. Večina kislin v normalnih pogojih ne deluje na tantal, tudi akvaregija in koncentrirana dušikova kislina ne povzročata korozije. Alkalne raztopine praktično nimajo učinka na tantal, vendar vodikov fluorid deluje nanj, zato se uporabljajo koncentrirane vroče alkalne raztopine, za raztapljanje tantala se uporabljajo alkalne taline.