Fémek korrózióállósága

Mi a korrózióállóság?

A fém azon képességét, hogy ellenáll a korróziónak, korrózióállóságnak nevezzük. Ezt a képességet bizonyos körülmények között a korrózió sebessége határozza meg. A korrózió mértékének felmérésére mennyiségi és minőségi jellemzőket használnak.

A minőségi jellemzők a következők:

• a fémfelület megjelenésének megváltoztatása;

• a fém mikroszerkezetének megváltozása.

A mennyiségi jellemzők a következők:

• az első korróziós fókusz megjelenése előtti idő;

• egy bizonyos idő alatt kialakult korróziós gócok száma;

• fémhígítás egységnyi idő alatt;

• a fém tömegének változása területegységenként, egységnyi idő alatt;

• a korrózió során elnyelt vagy felszabaduló gáz térfogata egységnyi felületre és időegységre vonatkoztatva;

• elektromos áramsűrűség adott korróziós sebességhez;

• tulajdonság változása egy idő alatt (mechanikai tulajdonságok, reflexió, elektromos ellenállás).

A különböző fémek korrózióállósága eltérő.A korrózióállóság növelésére speciális módszereket alkalmaznak: acél ötvözése, krómozás, alumíniumozás, nikkelezés, festés, horganyozás, passziválás stb.

Vas és acél

Oxigén és tiszta víz jelenlétében a vas gyorsan korrodál, a reakció a következő képlet szerint megy végbe:

A korrózió során laza rozsdaréteg borítja a fémet, és ez a réteg egyáltalán nem védi meg a további pusztulástól, a korrózió addig tart, amíg a fém teljesen meg nem semmisül. A vas aktívabb korrózióját a sóoldatok okozzák: ha egy kis ammónium-klorid (NH4Cl) is van a levegőben, a korróziós folyamat sokkal gyorsabban megy végbe. Gyenge sósavoldatban (HCl) a reakció szintén aktívan megy végbe.

A salétromsav (HNO3) 50% feletti koncentrációban a fém passzivációjához vezet - védőréteggel borítja, bár törékeny. Az elpárologtatott salétromsav biztonságos a vas számára.

A kénsav (H2SO4) 70% feletti koncentrációban passziválja a vasat, és ha az St3 acélosztályt 90% -os kénsavban tárolják 40 ° C hőmérsékleten, akkor ilyen körülmények között a korróziós sebesség nem haladja meg az évi 140 mikront. Ha a hőmérséklet 90 ° C, akkor a korrózió 10-szer nagyobb sebességgel folytatódik. Az 50%-os vaskoncentrációjú kénsav feloldódik.

A foszforsav (H3PO4) nem korrodálja a vasat, sem a vízmentes szerves oldószerek, mint például a lúgos oldatok, a vizes ammónia, a száraz Br2 és Cl2.

Ha egy ezredrész nátrium-kromátot adunk a vízhez, kiváló vaskorróziógátló lesz, mint a nátrium-hexametafoszfát. De a klórionok (Cl-) eltávolítják a védőfóliát a vasról, és növelik a korróziót.A vas műszakilag tiszta, körülbelül 0,16% szennyeződést tartalmaz, és nagyon ellenáll a korróziónak.

Közepesen ötvözött és gyengén ötvözött acélok

A gyengén ötvözött és közepesen ötvözött acélok króm-, nikkel- vagy rézötvöző adalékai növelik a vízzel és a légköri korrózióval szembeni ellenállásukat. Minél több króm, annál nagyobb az acél oxidációs ellenállása. De ha a króm kevesebb, mint 12%, akkor a kémiailag aktív közeg pusztító hatással lesz az ilyen acélra.

Erősen ötvözött acélok

Az erősen ötvözött acélokban az ötvöző komponensek több mint 10%. Ha az acél 12-18% krómot tartalmaz, akkor az ilyen acél szinte bármilyen szerves savval, élelmiszerrel érintkezik, ellenáll a salétromsavnak (HNO3), bázisoknak, sok sóoldatnak. 25%-os hangyasavban (CH2O2) az erősen ötvözött acél évente körülbelül 2 mm-rel korrodálódik. Az erős redukálószerek, a sósav, a kloridok és a halogének azonban tönkreteszik az erősen ötvözött acélt.

A 8-11% nikkelt és 17-19% krómot tartalmazó rozsdamentes acélok jobban ellenállnak a korróziónak, mint a magas krómtartalmú acélok önmagukban.Az ilyen acélok ellenállnak a savas oxidáló közegeknek, például krómsavnak vagy salétromsavnak, valamint az erős lúgosnak.

A nikkel, mint adalékanyag, növeli az acél ellenállását a nem oxidáló környezettel és a légköri tényezőkkel szemben. De a környezet savas, redukáló és savas halogénionokkal, - tönkreteszik a passziváló oxidréteget, ennek eredményeként az acél elveszíti savakkal szembeni ellenállását.

Az 1-4% molibdén hozzáadásával készült rozsdamentes acélok nagyobb korrózióállósággal rendelkeznek, mint a króm-nikkel acélok.A molibdén ellenáll a kénnek és a kénsavnak, a szerves savaknak, a tengervíznek és a halogenideknek.

A ferroszilícium (vas 13-17% szilícium hozzáadásával), az úgynevezett vas-szilícium öntvény, a SiO2 oxidfilm jelenléte miatt korrózióálló, és amelyet sem a kénsav, sem a salétromsav, sem a krómsav nem képes tönkretenni, csak erősítik ezt a védőfóliát. De a sósav (HCl) könnyen korrodálja a ferroszilíciumot.

Nikkelötvözetek és tiszta nikkel

A nikkel ellenáll számos – légköri és laboratóriumi – tényezőnek, tiszta és sós víznek, lúgos és semleges sóknak, mint például karbonátok, acetátok, kloridok, nitrátok és szulfátok. A nem oxigéntartalmú és nem forró szerves savak nem károsítják a nikkelt, valamint a forrásban lévő tömény lúgos kálium-hidroxidot (KOH) akár 60%-os koncentrációban.

A korróziót redukáló és oxidáló közegek, oxidáló lúgos vagy savas sók, oxidáló savak, például nitrogén, nedves gázhalogén anyagok, nitrogén-oxidok és kén-dioxid okozzák.

A Monel fém (legfeljebb 67% nikkel és legfeljebb 38% réz) savállóbb, mint a tiszta nikkel, de nem bírja az erős oxidáló savak hatását. Meglehetősen nagy ellenállásban különbözik a szerves savakkal, jelentős mennyiségű sóoldattal szemben. A légköri és vízi korrózió nem fenyegeti a monel fémet; a fluor is biztonságos neki. A Monel fém biztonságosan ellenáll a 40%-ban forrásban lévő hidrogén-fluoridnak (HF), mint a platina.

Alumíniumötvözetek és tiszta alumínium

Az alumínium védő oxidfilmje ellenállóvá teszi a szokásos oxidálószerekkel, ecetsavval, fluorral, önmagában a légkörrel és jelentős mennyiségű szerves folyadékkal szemben.A műszakilag tiszta alumínium, amelyben 0,5%-nál kisebb a szennyeződés, nagyon ellenáll a hidrogén-peroxid (H2O2) hatásának.

Erősen redukáló környezetben maró bázisok hatására elpusztul. A híg kénsav és az óleum nem vészes az alumínium számára, de a közepes erősségű kénsav tönkreteszi, akárcsak a forró salétromsav.

A sósav tönkreteheti az alumínium védőrétegét. Az alumínium érintkezése higannyal vagy higanysókkal romboló hatású az előbbiek számára.

A tiszta alumínium jobban ellenáll a korróziónak, mint például a duralumínium ötvözet (amelyben legfeljebb 5,5% réz, 0,5% magnézium és legfeljebb 1% mangán), amely kevésbé ellenáll a korróziónak. A szilumin (11-14% szilícium hozzáadásával) stabilabb ebből a szempontból.

Rézötvözetek és tiszta réz

A tiszta réz és ötvözetei sem sós vízben, sem levegőben nem korrodálódnak. A réz nem fél a korróziótól: híg bázisok, száraz NH3, semleges sók, száraz gázok és a legtöbb szerves oldószer.

Az olyan ötvözetek, mint a bronz, amelyek sok rezet tartalmaznak, ellenállnak a savaknak, még a hidegen tömény vagy melegen hígított kénsavnak, vagy a tömény vagy hígított sósavnak szobahőmérsékleten (25 °C).

Oxigén hiányában a réz nem korrodálódik szerves savakkal érintkezve. Sem a fluornak, sem a száraz hidrogén-fluoridnak nincs romboló hatása a rézre.

De a rézötvözetek és a tiszta réz különböző savak által korrodálódnak, ha oxigén van jelen, valamint nedves NH3-val, néhány savas sóval, nedves gázokkal, például acetilénnel, CO2-vel, Cl2-vel, SO2-vel érintkezve. A réz könnyen kölcsönhatásba lép a higannyal A sárgaréz (cink és réz) nem túl ellenálló a korrózióval szemben.

További részletek itt – Réz és alumínium az elektrotechnikában

Tiszta cink

A tiszta víz a tiszta levegőhöz hasonlóan nem korrodálja a cinket. De ha sók, szén-dioxid vagy ammónia van a vízben vagy a levegőben, akkor a cink korróziója megindul. A cink bázisokban, különösen gyorsan oldódik - salétromsavban (HNO3), lassabban - sósavban és kénsavban.

A szerves oldószereknek és a kőolajtermékeknek általában nincs korrozív hatásuk a cinkre, de ha hosszabb az érintkezés, például repedt benzinnel, a benzin savassága megnő, mivel a levegőben oxidálódik, és megindul a cink korróziója.

Tiszta ólom

Az ólom víz- és légköri korrózióval szembeni nagy ellenállása jól ismert tény. Nem korrodálódik vezetek és amikor a talajban. De ha a víz sok szén-dioxidot tartalmaz, akkor az ólom feloldódik benne, mivel ólom-hidrogén-karbonát keletkezik, ami már oldható lesz.

Az ólom általában nagyon ellenáll a semleges oldatoknak, közepesen ellenáll a lúgos oldatoknak, valamint egyes savaknak: kénsavnak, foszforsavnak, krómnak és kénsavnak. Tömény kénsavval (98%-tól) 25 °C hőmérsékleten az ólom lassan feloldódhat.

A 48%-os hidrogén-fluorid feloldja az ólmot hevítés közben. Az ólom erősen reagál sósavval és salétromsavval, hangyával és ecetsavval. A kénsav enyhén oldódó ólom-klorid-réteggel (PbCl2) borítja az ólmot, és a további oldódás nem megy végbe. A tömény salétromsavban az ólom is sóréteggel lesz bevonva, de a híg salétromsav feloldja az ólmot. A kloridok, karbonátok és szulfátok nem agresszívak az ólommal szemben, míg a nitrátoldatok ennek ellenkezője.

Tiszta titán

A titán jellemzője a jó korrózióállóság.Erős oxidálószerek nem oxidálják, ellenáll a sóoldatoknak, FeCl3-nak stb. A tömény ásványi savak korróziót okoznak, de még a forrásban lévő salétromsav sem okoz 65%-nál kisebb koncentrációt, a kénsav - legfeljebb 5%, a sósav - legfeljebb 5% - nem okoz korróziót a titánban. A bázisokkal, lúgos sókkal és szerves savakkal szembeni normál korrózióállóság megkülönbözteti a titánt más fémektől.

Tiszta cirkónium

A cirkónium jobban ellenáll a kénsavnak és a sósavnak, mint a titán, de kevésbé ellenáll az akváriumnak és a nedves klórnak. Nagy kémiai ellenálló képességgel rendelkezik a legtöbb bázissal és savval szemben, ellenáll a hidrogén-peroxidnak (H2O2).

Bizonyos kloridok, forrásban lévő tömény sósav, aqua regia (tömény salétrom-HNO3 (65-68 tömeg%) és sós sóoldat (32-35 tömeg%) keveréke, forró tömény kénsav és füstölgő salétromsav hatása Ami a korróziót illeti, ez a cirkónium olyan tulajdonsága, mint a hidrofóbitás, vagyis ezt a fémet sem víz, sem vizes oldatok nem nedvesítik.

Tiszta tantál

A tantál kiváló vegyszerállósága hasonló az üveghez. Sűrű oxidfilmje 150 °C-ig védi a fémet a klór, bróm és jód hatásától. A legtöbb sav normál körülmények között nem hat a tantálra, még az akvárium és a tömény salétromsav sem okoz korróziót. A lúgos oldatoknak gyakorlatilag nincs hatása a tantálra, de a hidrogén-fluorid hat rá, és koncentrált forró lúgos oldatokat, a tantál oldására lúgos olvadékokat használnak.