Korozní odolnost kovů

Co je odolnost proti korozi?

Schopnost kovu odolávat korozi se nazývá odolnost proti korozi. Tato schopnost je dána rychlostí koroze za určitých podmínek. K posouzení stupně koroze se používají kvantitativní a kvalitativní charakteristiky.

Kvalitativní vlastnosti jsou:

• změna vzhledu kovového povrchu;

• změna mikrostruktury kovu.

Kvantitativní charakteristiky jsou:

• čas před výskytem prvního ohniska koroze;

• počet korozních ložisek vytvořených za určité časové období;

• ztenčování kovů za jednotku času;

• změna hmotnosti kovu na jednotku plochy za jednotku času;

• objem plynu absorbovaného nebo uvolněného během koroze na jednotku povrchu za jednotku času;

• hustota elektrického proudu pro danou rychlost koroze;

• změna vlastností v průběhu času (mechanické vlastnosti, odrazivost, elektrický odpor).

Různé kovy mají různou odolnost vůči korozi.Pro zvýšení odolnosti proti korozi se používají speciální metody: legování oceli, chromování, hliníkování, niklování, lakování, zinkování, pasivace atd.

Železo a ocel

V přítomnosti kyslíku a čisté vody železo rychle koroduje, reakce probíhá podle vzorce:

V procesu koroze pokrývá kov uvolněná vrstva rzi a tato vrstva ho vůbec nechrání před dalším zničením, koroze pokračuje, dokud není kov zcela zničen. Aktivnější korozi železa způsobují solné roztoky: pokud je ve vzduchu i trochu chloridu amonného (NH4Cl), proces koroze proběhne mnohem rychleji. Ve slabém roztoku kyseliny chlorovodíkové (HCl) bude reakce také probíhat aktivně.

Kyselina dusičná (HNO3) v koncentraci nad 50 % povede k pasivaci kovu — bude pokryt ochrannou vrstvou, byť křehkou. Odpařená kyselina dusičná je pro železo bezpečná.

Kyselina sírová (H2SO4) v koncentraci nad 70 % pasivuje železo a pokud je ocel třídy St3 skladována v 90% kyselině sírové při teplotě 40 °C, pak za těchto podmínek rychlost koroze nepřesáhne 140 mikronů za rok. Pokud je teplota 90 °C, bude koroze pokračovat 10krát vyšší rychlostí. Kyselina sírová s 50% koncentrací železa se rozpustí.

Kyselina fosforečná (H3PO4) nebude korodovat železo ani bezvodá organická rozpouštědla, jako jsou alkalické roztoky, vodný amoniak, suchý Br2 a Cl2.

Pokud do vody přidáte jednu tisícinu chromanu sodného, ​​stane se vynikajícím inhibitorem koroze železa, jako je hexametafosfát sodný. Ale ionty chlóru (Cl-) odstraňují ochranný film ze železa a zvyšují korozi.Železo je technicky čisté, obsahuje cca 0,16 % nečistot a je vysoce odolné vůči korozi.

Středně legované a nízkolegované oceli

Legující přísady chrómu, niklu nebo mědi v nízkolegovaných a středně legovaných ocelích zvyšují jejich odolnost proti vodě a atmosférické korozi. Čím více chromu, tím vyšší je odolnost oceli vůči oxidaci. Pokud je však obsah chrómu nižší než 12 %, pak chemicky aktivní média budou mít na takovou ocel destruktivní účinek.

Vysoce legované oceli

U vysokolegovaných ocelí tvoří legující složky více než 10 %. Pokud ocel obsahuje od 12 do 18% chrómu, pak taková ocel vydrží kontakt s téměř jakoukoli organickou kyselinou, s potravinami, bude odolná vůči kyselině dusičné (HNO3), zásadám, mnoha solným roztokům. V 25% kyselině mravenčí (CH2O2) bude vysoce legovaná ocel korodovat rychlostí asi 2 mm za rok. Silná redukční činidla, kyselina chlorovodíková, chloridy a halogeny však zničí vysoce legovanou ocel.

Nerezové oceli, které obsahují 8 až 11 % niklu a 17 až 19 % chrómu, jsou odolnější vůči korozi než samotné oceli s vysokým obsahem chromu.Takové oceli odolávají kyselým oxidačním médiím, jako je kyselina chromová nebo kyselina dusičná, a také silným zásadám.

Nikl jako přísada zvýší odolnost oceli vůči neoxidačnímu prostředí, vůči atmosférickým faktorům. Ale prostředí je kyselé, redukční a kyselé s halogenovými ionty, - ty zničí pasivační oxidovou vrstvu, v důsledku toho ocel ztratí odolnost vůči kyselinám.

Nerezové oceli s přídavkem molybdenu v množství 1 až 4 % mají vyšší korozní odolnost než chromniklové oceli.Molybden poskytne odolnost vůči kyselině sírové a sírové, organickým kyselinám, mořské vodě a halogenidům.

Ferosilicon (železo s přídavkem 13 až 17 % křemíku), tzv. železo-křemíkový odlitek, má odolnost proti korozi díky přítomnosti oxidového filmu SiO2, který nedokáže zničit ani kyselina sírová, ani dusičná, ani chromová. pouze posilují tento ochranný film. Ale kyselina chlorovodíková (HCl) snadno koroduje ferosilicium.

Slitiny niklu a čistý nikl

Nikl je odolný vůči mnoha faktorům, jak atmosférickým, tak laboratorním, vůči čisté a slané vodě, vůči alkalickým a neutrálním solím, jako jsou uhličitany, octany, chloridy, dusičnany a sírany. Niklu neuškodí neokysličené a nehorké organické kyseliny, stejně jako vroucí koncentrovaný alkalický hydroxid draselný (KOH) v koncentraci do 60 %.

Korozi způsobují redukční a oxidační média, oxidující alkalické nebo kyselé soli, oxidující kyseliny jako dusík, vlhké plynné halogeny, oxidy dusíku a oxid siřičitý.

Monel kov (až 67 % niklu a až 38 % mědi) je odolnější vůči kyselinám než čistý nikl, ale neodolá působení silných oxidačních kyselin. Liší se poměrně vysokou odolností vůči organickým kyselinám, vůči značnému množství solných roztoků. Atmosférická a vodní koroze monel metal neohrožuje; fluor je pro něj také bezpečný. Kov Monel bezpečně odolá 40% vroucímu fluorovodíku (HF) jako platina.

Hliníkové slitiny a čistý hliník

Hliníkový ochranný oxidový film ho činí odolným vůči běžným oxidantům, kyselině octové, fluoru, samotné atmosféře a značnému množství organických kapalin.Technicky čistý hliník, ve kterém jsou nečistoty menší než 0,5 %, je velmi odolný vůči působení peroxidu vodíku (H2O2).

Ničí se působením žíravých zásad v silně redukčním prostředí. Zředěná kyselina sírová a oleum nejsou pro hliník hrozné, ale středně silná kyselina sírová jej zničí, stejně jako horká kyselina dusičná.

Kyselina chlorovodíková může zničit ochranný oxidový film hliníku. Kontakt hliníku se rtutí nebo rtuťovými solemi je pro první z nich destruktivní.

Čistý hliník je odolnější vůči korozi než např. duralová slitina (ve které je až 5,5 % mědi, 0,5 % hořčíku a až 1 % manganu), která je méně odolná vůči korozi. Silumin (s přidáním 11 až 14 % křemíku) je v tomto ohledu stabilnější.

Slitiny mědi a čistá měď

Čistá měď a její slitiny nekorodují ve slané vodě ani na vzduchu. Měď se nebojí koroze: zředěné zásady, suchý NH3, neutrální soli, suché plyny a většina organických rozpouštědel.

Slitiny jako bronz, které obsahují hodně mědi, odolávají působení kyselin, dokonce i studené koncentrované nebo horké zředěné kyseliny sírové nebo koncentrované nebo zředěné kyseliny chlorovodíkové při pokojové teplotě (25 ° C).

V nepřítomnosti kyslíku měď při kontaktu s organickými kyselinami nekoroduje. Ani fluor, ani suchý fluorovodík nemají na měď destruktivní účinek.

Ale slitiny mědi a čistá měď jsou korodovány různými kyselinami, pokud je přítomen kyslík, stejně jako ve styku s vlhkým NH3, některými solemi kyselin, vlhkými plyny, jako je acetylen, CO2, Cl2, SO2. Měď snadno reaguje se rtutí.Mosaz (zinek a měď) není vysoce odolná vůči korozi.

Podívejte se na další podrobnosti zde — Měď a hliník v elektrotechnice

Čistý zinek

Čistá voda, stejně jako čistý vzduch, nekoroduje zinek. Ale pokud jsou ve vodě nebo vzduchu soli, oxid uhličitý nebo čpavek, začne koroze zinku. Zinek se rozpouští v zásadách, zvláště rychle — v kyselině dusičné (HNO3), pomaleji — v kyselině chlorovodíkové a sírové.

Organická rozpouštědla a ropné produkty obecně nemají na zinek žádný korozivní účinek, ale pokud je kontakt delší, například s krakovaným benzínem, kyselost benzínu se zvýší, protože oxiduje na vzduchu a začne koroze zinku.

Čisté olovo

Vysoká odolnost olova proti vodě a atmosférické korozi je známá věc. Nekoroduje vedu a když je v půdě. Pokud ale voda obsahuje hodně oxidu uhličitého, tak se v ní olovo rozpustí, protože vznikne hydrogenuhličitan olovnatý, který už bude rozpustný.

Obecně je olovo velmi odolné vůči neutrálním roztokům, středně odolné vůči alkalickým roztokům a také vůči některým kyselinám: sírové, fosforečné, chromové a sírové. S koncentrovanou kyselinou sírovou (od 98%) při teplotě 25 °C se olovo může pomalu rozpouštět.

Fluorovodík v koncentraci 48 % při zahřátí rozpustí olovo. Olovo silně reaguje s kyselinou chlorovodíkovou a dusičnou, s kyselinou mravenčí a octovou. Kyselina sírová pokryje olovo slabě rozpustnou vrstvou chloridu olovnatého (PbCl2) a další rozpouštění nebude probíhat. V koncentrované kyselině dusičné bude olovo také potaženo vrstvou soli, ale zředěná kyselina dusičná olovo rozpustí. Chloridy, uhličitany a sírany nejsou vůči olovu agresivní, zatímco roztoky dusičnanů jsou opakem.

Čistý titan

Dobrá odolnost proti korozi je charakteristickým znakem titanu.Není oxidován silnými oxidačními činidly, odolává solným roztokům, FeCl3 atd. Koncentrované minerální kyseliny způsobí korozi, ale ani vroucí kyselina dusičná v koncentraci nižší než 65 %, kyselina sírová – do 5 %, kyselina chlorovodíková – do 5 % – nezpůsobí korozi titanu. Normální korozní odolnost vůči zásadám, alkalickým solím a organickým kyselinám odlišuje titan od ostatních kovů.

Čistý zirkon

Zirkonium je odolnější vůči kyselině sírové a chlorovodíkové než titan, ale méně odolné vůči akvarii a vlhkému chlóru. Má vysokou chemickou odolnost vůči většině zásad a kyselin, odolává peroxidu vodíku (H2O2).

Působení některých chloridů, vroucí koncentrované kyseliny chlorovodíkové, aqua regia (směs koncentrované dusičné HNO3 (65-68 hm.%) a solného HCl (32-35 hm.%), horká koncentrovaná kyselina sírová a dýmavá kyselina dusičná - způsobují Pokud jde o korozi, jedná se o vlastnost zirkonia jako hydrofobnost, to znamená, že tento kov není smáčen vodou ani vodnými roztoky.

Čistý tantal

Vynikající chemická odolnost tantalu je podobná sklu. Jeho hustý oxidový film chrání kov při teplotách do 150 °C před působením chlóru, bromu, jódu. Většina kyselin za normálních podmínek na tantal nepůsobí, dokonce ani akvaregia a koncentrovaná kyselina dusičná nezpůsobují korozi. Alkalické roztoky nemají na tantal prakticky žádný vliv, ale působí na něj fluorovodík a používají se koncentrované horké alkalické roztoky, k rozpouštění tantalu se používají alkalické taveniny.