Химическая и коррозионная стойкость металлов

1. Химическая стойкость алюминия и его сплавов.

Стандартный электродный потенциал алюминия равен -1,66В, т.е. он является достаточно активным металлом. Однако, благодаря склонности к пассивированию, алюминий может быть стоек во многих средах.

В обычном состоянии поверхность алюминия покрыта слоем оксида толщиной от 5 до 100 нанометров. Пленка прочно сцеплена с металлом и покрывает его сплошным слоем. Пленка на алюминии образуется при рН=3-9. Коррозионная стойкость алюминия выше у максимально чистого алюминия (АВ1 и АВ2) с содержанием алюминия 99,9-99,85% соответственно, ниже - у технически чистого А00 и А0 с содержанием алюминия 99,7-99,6 соответственно. Дюралюминий (дюраль, 2-7% меди) имеет низкую коррозионную стойкость. Литейные сплавы силумины (0,8-13% кремния) хорошо держатся в окислительных средах.

Алюминий стоек:

• В атмосферных условиях;
• В средах, содержащих H₂S, SO₂, NH₃;
• В воде при нагревании;
• В растворах солей, обладающих окислительными свойствами - хромовокислых, азотнокислых;
• В концентрированных растворах азотной и серной кислот (обладают окислительными свойствами);
• В разбавленной серной кислоте при 20^о С;
• В олеуме до 200^о С;
• В фосфорной кислоте при комнатной температуре;
• В уксусной кислоте с концентрацией 1-99%_масс при температуре до 65^о С;
• В кипящей уксусной кислоте только при концентрациях 98-98,8%_масс;
• В формальдегиде;
• В сухом хлористом водороде.

Алюминий нестоек:

• В нейтральных растворах солей, содержащих галогениды - фториды, хлориды, бромиды, йодиды;
• В серной кислоте средней концентрации;
• В кипящая уксусная кислота до 98%_масс и выше 98,8%_масс;
• В капельножидкой и парообразной ртути (коррозия алюминия в уксусной кислоте начинается при присутствии ртути 0,000004% _масс;
• В щелочах (с водородной деполяризацией);
• В плавиковой кислоте;
• При контакте с медью, железом и их сплавами.

2. Химическая стойкость меди и ее сплавов.

Стандартный потенциал меди равен +0,52/0,337В для восстановления одновалентной и двухвалентной меди соответственно. Обычно при коррозии медь переходит в раствор именно в двухвалентной форме. Стандартный потенциал меди в растворе 3% хлорида натрия равен +0,05В, а в растворе 1Н соляной кислоты равен +0,15В. Поэтому медь при обычных условиях не вытесняет водород из растворов, т.е. не может корродировать с водородной деполяризацией. Способность к пассивированию у меди выражена слабо. Устойчивость к газовой коррозии меди повышается при легировании бериллием, магнием и алюминием.

Латунь - сплав меди и цинка. Введение в латунь алюминия, марганца, никеля повышает устойчивость сплава к атмосферной коррозии, кремния - к морской воде.

Медь устойчива:

• В солевых растворах;
• В разбавленных неокислительных кислотах;
• В формалине.

Медь неустойчива:

• В растворах, где она может образовывать комплексы (цианиды, аммиак);
• В растворах окислителей - азотная кислота, перекись водорода;
• В присутствии растворенного кислорода (особенно при продувке его через раствор);
• В хромовой кислоте;
• В муравьиной кислоте;
• В сульфидах, полисульфидах, сернистом газе.

3. Химическая стойкость никеля и его сплавов.

Стандартный потенциал никеля равен -0,25В. Коррозия никеля в основном протекает с килородной деполяризацией.

Никель устойчив:

• В неокисляющих разбавленных кислотах (соляная до 15%, серная кислота до 70%);
• В ряде органических кислот, спиртах;
• В любых щелочах при любых температурах.

Никель неустойчив:

• В присутствии хлорида железа (III), хлорида меди (II), хлорида ртути (II), нитрата серебра, NaClO;
• В окисляющих кислотах (например, азотная);
• В концентрированных неокисляющих кислотах.

4. Химическая стойкость олова и его сплава с висмутом.

Стандартный потенциал олова равен -0,136В. Чистое олово компактно при температуре выше +13^о С (в форме белого олова). Ниже этой температуры, особенно при -48^о С олово активно переходит в аллотропную модификацию "серое олово", имеющую порошкообразную структуру. Для исключения этого явления олово легируют, например небольшим количеством висмута (0,5-2%). Олово слабо пассивируется.

Олово устойчиво:

• В природных водах;
• В растворах нейтральных солей;
• В пищевых средах;
• В разбавленных растворах серной и соляной кислот;
• В органических кислотах.

5. Химическая стойкость свинца.

Стандартный потенциал свинца равен -0,126В. Коррозионная устойчивость свинца во многом определяется устойчивостью продуктов его коррозии.

Свинец устойчив:

• В серной кислоте и сульфатах;
• В фосфорной кислоте и фосфатах;
• В соляной кислоте до 10%;
• В жестких водах с сульфатом кальция;
• В кремниевой кислоте;
• В индустриальных атмосферах с сероводородом, сернистым газом и серной кислотой.

Свинец неустойчив:

• В азотной кислоте;
• В уксусной кислоте;
• В щелочах;
• В серной кислоте выше 96% и олеуме;
• В горячей серной кислоте до 80%;
• В соляной кислоте свыше 10%;
• В подземных водах с органическими кислотами;
• В подземных водах насыщенных углекислотой.

6.Химическая стойкость цинка.

Стандартный потенциал цинка равен -0,76В. Цинк может корродировать как с водородной, так и с кислородной деполяризацией. В чистом виде применяется редко, в основном в хроматированом или хромИтированом виде, а также в пассивированом виде с применением безхромовых пассиваторов.

Цинк устойчив:

• В пресной воде до 55^оС;
• В чистой и морской сухих атмосферах.

Цинк неустойчив:

• В кислых средах (при рН ниже 7);
• В щелочных средах (при рН выше 12);
• В индустриальных средах, содержащих SO₂, SO₃, HCl;
• В морской воде и влажной морской атмосфере.

7. Химическая стойкость кадмия.

Стандартный потенциал кадмия равен -0,4В. Кадмий обладает низкой способностью к пассивации. По коррозионному поведения аналогичен цинку, однако с понижением рН скорость коррозии снижается. Кадмий более устойчив в кислых и нейтральных средах, чем цинк. В щелочных средах кадмий вполне устойчив. Самое главное - кадмий, в отличие от цинка, устойчив в морской воде и это определяет его главное применение. Присутствие SO₂ и SO₃ кадмий быстро корродирует. Как и цинк, кадмиевые покрытия применяются в хроматированом виде.

8. Химическая стойкость титана.

Стандартный потенциал титана равен -1,63/-1,21В для двухвалентной и трехвалентной формы соответственно. Титан склонен к пассивации.

Титан устойчив:

• В окислительных средах (в т.ч. хроматы, перманганаты, перекись водорода, кислород, азотная кислота);
• В присутствии хлорид-ионов;
• В царской водке;
• В хлориде железа (III) до 30% и до 100^о С;
• В хлориде меди (II) до 20% и до 100^о С;
• В хлориде ртути (II) всех концентраций до 100^о С;
• В хлориде алюминия до 25% и до 60^о С;
• В хлориде натрия всех концентраций до 100^о С;
• В растворе гипохлорита натрия до 100^о С;
• В хлорной воде;
• В газообразном хлориде до 75^о С;
• В соляной кислоте не более 3% при 60^о С;
• В соляной кислоте не более 0,5% при 100^о С;
• В фосфорной кислоте до 30 не выше 35^о С;
• В фосфорной кислоте до 3% при 100^о С;
• В атмосфере влажного хлора (при наличии выше 0,005% влаги);
• В щелочах до 20%;
• Во многих органических средах.

Титан неустойчив:

• В соляной кислоте выше 3% при 60^о С;
• В соляной кислоте более 0,5% при 100^о С;
• Максимумы растворения титана в серной кислоте наблюдаются при 40% и 75%;
• В атмосфере абсолютно сухого хлора;
• В щелочах выше 20%.