Dělá nikl rez? Pochopení chování Nickelova korozního chování

Pro oslovení otázky „Nickel Rust?„Komplexně, Nejprve objasníme kritický rozdíl: rez je běžný termín pro oxid železa (Fe₂o₃ nebo fe₃o₄), červenohnědý korozní produkt exkluzivní pro slitiny obsahující železo a železo.

Nikl, přechodný kov bez železa ve své čisté podobě, nemůže tvořit rez.

Však, nikl může korodovat - rozvíjející se tenký, ochranné oxidové vrstvy nebo, v drsném prostředí, Škodlivější sloučeniny, jako jsou hydroxidy niklu nebo sulfidy.

1. Rust vs.. Koroze: Proč nikl nemůže rez

Vyřešit základní otázku, Klíčové podmínky musíme nejprve definovat:

• Rez: Hydratovaný oxid železa (NAPŘ., Feo(Ó)Nh₂o) vytvořeno, když železo reaguje s kyslíkem a vlhkostí.
  Je to porézní, vločkovitý, a nenabízí žádnou ochranu proti další korozi - proto se nepotažené ocelové rzi rychle ve vlhkém prostředí.
• Koroze: Elektrochemická degradace jakéhokoli kovu v důsledku reakcí s jeho okolím.
  Pro neželezné kovy, jako je nikl, Koroze produkuje oxidy, hydroxidy, nebo soli, které mohou být ochranné (pasivní) nebo destruktivní.

Čistý nikl (Je ≥ 99.0%) neobsahuje žádné železo, nemůže tedy tvořit oxid železa (rez). Místo toho,
Nickovy korozní produkty jsou primárně oxid niklu (Nio), Hydroxid niklu (V(Ó)₂), nebo nikl karbonát (Nico₃)—Potvor, který se chová velmi odlišně od rzi.

2. Nickelova odolnost proti korozi: Vrstva pasivního oxidu

Nickelova pověst pro odolnost proti korozi pramení z jeho schopnosti vytvořit a tenký, adherentní vrstva pasivního oxidu na jeho povrchu - elektrochemická bariéra, která blokuje další reakci s prostředím.

Zde je to, jak tento proces funguje:

Tvorba pasivní vrstvy

Když je vystaven kyslíku (vzduch, voda, nebo oxidační prostředí), nikl podstoupí rychlou reakci: 2V + o2 → 2nio
Tato vrstva Nio je spravedlivá 2–5 nanometrů (nm) tlustý (1 nm = 10⁻⁹ metry)—Vykvětelné pouhým okem - ale hustě zabalené a chemicky stabilní.

Na rozdíl od porézní rzi, Vrstva NIO pevně přidržuje povrch niklu, brání kyslíku a vlhkosti v dosažení základního kovu.

Ve vodném prostředí (NAPŘ., voda, mořská voda), Vrstva se vyvíjí tak Hydroxid niklu (V(Ó)₂) a, V prostředích sycených, nikl karbonát (Nico₃)- z toho posiluje pasivní bariéru.

Stabilita pasivní vrstvy

Vrstva Nio zůstává stabilní v celé řadě podmínek:

• rozsah pH: Efektivní v neutrálním (pH 6–8) a mírně alkalické (pH 8–12) prostředí.
  V mírných kyselinách (NAPŘ., 5% octová kyselina), Vrstva se pomalu rozpouští, Ale ve silných kyselinách (NAPŘ., 37% Kyselina chlorovodíková), úplně se to rozpadne.
• Teplota: Stabilní až ~ 600 ° C ve vzduchu. Nad tím, Nio zhušťuje a stává se porézní, Snížení jeho ochranných schopností (NAPŘ., při 800 ° C., nikl koroduje při ~ 0,1 mm/rok ve vzduchu, vs.. <0.001 mm/rok při teplotě místnosti).
• Dostupnost kyslíku: Vyžaduje minimální kyslík, aby udržoval - dokonce i ve stojaté vodě, Vrstva přetrvává, Vytváření niklu vhodného pro ponořené aplikace (NAPŘ., mořské komponenty).

Míra koroze čistého niklu

3. Faktory, které snižují odolnost proti niklu korozi

Přestože nikl je vysoce odolný vůči korozi kvůli své pasivní oxidové vrstvě, Tuto ochranu může ohrozit několik faktorů souvisejících s environmentálním a materiálem.

Porozumění těmto faktorům je zásadní pro předpovídání výkonu Nickelu a zabránění lokalizované nebo zrychlené koroze.

Ionty chloridu a halogenidu: Koroze a štěrbiny

Chloridové ionty (Cl⁻)—Po namáhání mořské vody, silniční sůl, a průmyslové solanky - jsou niklovým největším nepřítelem.

Pronikají do pasivní vrstvy Nio na slabých bodech (NAPŘ., škrábance, Hranice zrn) a zahájit koroze: Drobné, lokalizované otvory, které rostou v průběhu času.

• Mechanismus: Chloridy reagují s niklem za vzniku rozpustného chloridu niklu (Nicl₂), který rozpustí oxidovou vrstvu lokálně.
  Exponovaný nikl pak rychle koroduje, Vytváření jám tak malých jako 10 μm v průměru.
• Rizikové faktory: Vysoké koncentrace chloridu (>1,000 PPM), vysoké teploty (>50° C.), a stagnující podmínky (NAPŘ., štěrbiny mezi šroubovanými niklovými částmi).
• Data: V mořské vodě (35,000 PPM CL⁻) při 60 ° C., Míra koroze čistého niklu skočí na 0,05–0,1 mm/rok (5–10 × vyšší než při teplotě místnosti) kvůli jámu.

Nečistoty v niklu: Oslabení pasivní vrstvy

Komerční nikl (NAPŘ., Stupeň ASTM B162 200, 99.0-99,5% na) Obsahuje stopové nečistoty jako železo (Fe), síra (S), a uhlík (C)- Z toho vše snižuje odolnost proti korozi:

• Železo (Fe): Dokonce 0.5% Fe vytváří mikrogalvanické buňky (železo funguje jako anoda, nikl jako katoda), Zrychlení koroze ve vlhkém prostředí.
  Například, nikl s 1% Fe má míru koroze mořské vody 0.02 MM/rok (zdvojnásobit to 99.99% Čistý nikl).
• Síra (S): Tvoří nikl sulfid (Nis) v sulfidickém prostředí (NAPŘ., ropné a plynové studny s H₂s), což je křehké a náchylné k praskání.
• Uhlík (C): Na >0.1% C, tvoří nikl karbid (Ni₃c), což narušuje pasivní vrstvu a zvyšuje riziko důlků.

Nickel ultra-high-purity (99.99% V) vyhýbá se těmto problémům, Díky tomu je ideální pro kritické aplikace, jako je výroba polovodičů.

Silné kyseliny a redukční prostředí

Pasivní vrstva Nio se rozpouští ve silných redukčních kyselinách (NAPŘ., Kyselina chlorovodíková, Hcl) nebo nexidizující kyseliny (NAPŘ., kyselina sírová, H₂so₄ > 20% koncentrace). Například:

• V 37% Hcl (pokojová teplota), Čistý nikl koroduje 1–2 mm/rok (rychlá degradace, Žádná pasivní vrstva).
• V oxidačních kyselinách (NAPŘ., kyselina dusičná, Hno₃), Vrstva je posílena (Kyselina dusičná působí jako oxidační prostředek), tak nikl odolává korozi (hodnotit <0.01 mm/rok v 65% Hno₃).

4. Slitiny niklu: Zvýšení odolnosti proti korozi

5. Běžné mylné představy: „Rust“ na položkách niklu nebo niklu

Lidé často mýlí korozi niklu za Rust - zde se opravdu děje:

Mylná představa 1: "Můj niklověl ocel zrezivělý."

Skutečnost: Rzi pochází z ocelový základní kov, ne niklové pokovování.

Položení niklu (5–50 μm tlustý) chrání ocel působením jako bariéra, ale pokud je pokovování poškrábané nebo opotřebované, Ocel je vystaven kyslíku a vlhkosti, Formování rzi.

Zabránit tomu, Niklovaná ocel je často potažena čirým lakem nebo se používá v prostředí nízkého mostu.

Mylná představa 2: "Nikl zhnědá - není to rez."?“

Skutečnost: Hnědé zbarvení na niklu je zakalit, ne rzi. Tvoří se, když nikl reaguje se sloučeninami síry ve vzduchu (NAPŘ., od znečištění nebo zemního plynu) Vytvoření sulfidu niklu (Nis) nebo uhličitan niklu (Nico₃).

Zrušení je tenké a lze ji odstranit s mírným abrazivním (NAPŘ., jedlá soda), Na rozdíl od rzi, což je destruktivní.

"Nikl v mé sprše zrezivěl."

Skutečnost: Sprchová voda obsahuje chloridy (Z úpravy vodovodní vody) a vlhkost, které způsobují koroze na niklu (ne rzi).

Malé otvory nebo bílé skvrny, které vidíte, jsou nikl hydroxid (V(Ó)₂), ne oxid železa. Použití slitin nikl-chromium (NAPŘ., Inconel) ve sprchách tomu brání.

6. Testování odolnosti proti korozi Nickelu: Průmyslové standardy

Aby se zajistilo, že nikl a jeho slitiny splňují požadavky na korozi, Výrobci se spoléhají na standardizované testy:

Test spatra sůl (ASTM B117)

Hodnotí odolnost vůči prostředí bohatým na chloridy. Vzorky jsou vystaveny a 5% Mlha NaCl při 35 ° C po dobu 100–1 000 hodin. Pass Criteria pro čistý nikl: Poté žádné pitting nebo koroze 500 hodin.

Elektrochemická impedanční spektroskopie (Eis)

Měří integritu pasivní vrstvy použitím malého střídavého napětí na povrch niklu.

Vysoká impedance (odpor k proudu) označuje stabilní vrstvu - nikl má obvykle impedanci >10⁶ Ohms · cm² v neutrální vodě.

Testování hubnutí (ASTM G1)

Měří míru koroze vážením vzorku niklu před a po vystavení korozivnímu prostředí. Pro čistý nikl v mořské vodě, hubnutí by mělo být <0.01 G/m²/den.

7. Průmyslové aplikace slitiny niklu

Nickelova neschopnost rez a jeho silná odolnost proti korozi je v klíčových odvětvích nenahraditelná:

Marine Engineering

Monel 400 a Inconel 625 se používají pro lodní vrtule, Komponenty platformy na moři, a čerpadla z mořské vody - kde jejich odolnost vůči chloridu a korozi mořské vody zajišťuje 20–30 let služby (vs.. 5–10 let pro ocel).

Chemické zpracování

Slitiny niklu zpracovávají agresivní chemikálie, jako je kyselina sírová (Monel 400) a kyselina chlorovodíková (Hastelloy C-276, slitina nikl-molybdenu).

Například, Hastelloy C-276 má míru koroze <0.01 mm/rok v 20% HCI při 60 ° C - FAR lepší než čistý nikl.

Elektronika

Ultraparetní nikl (99.99%) se používá v polovodičových opcích a terminálech baterie, kde povrchy bez poškrábání a odolnost vůči mírným kyselinám (NAPŘ., Řešení čištění) jsou kritické.

Architektura

Slitiny niklu-chromia (NAPŘ., Inconel 600) se používají pro budování fasád a památek - zachovávají si svůj stříbrný vzhled po celá desetiletí (žádná rez, Minimální poštovní) a odolat městskému znečištění.

8. Závěr: Nickel nerezil, ale může to korodovat

Nikl nikdy nerezil, Protože rez je oxid železa a nikl nemá železo. Je to přirozené oxidová vrstva chrání to před většinou korozí, udržovat jej mnohem odolnější než ocel za normálních podmínek.

Ale nikl může korodovat v určitých situacích: Voda bohatá na chlorid, nečistoty v kovu, nebo silné kyseliny mohou poškodit její ochrannou vrstvu.

Zlezením niklu s kovy jako Chromium, molybden, nebo měď, Inženýři vytvářejí slitiny jako Inconel a Monel, které odolávají drsným chemikáliím, vysoké teploty, a mořská voda.

Časté časté

Mohou být položky s niklem vždy odolné proti rzi?

Ne - pokovování je bariéra, Ale pokud je to poškozeno, základní kov (Často ocel) bude rez.

Pro položky „niklované“ odolné vůči „rezavě“, Použijte duplexní povlak (nikl + Chrome) nebo vyberte základní materiál z slitiny niklu (NAPŘ., Monel) místo oceli.

Je nikl více odolný vůči korozi než nerezová ocel?

Závisí to na stupni z nerezové oceli. Čistý nikl je odolnější vůči mořské vodě než 304 nerez (náchylný k jámu),

ale 316 nerez (s molybdenem) odpovídá nebo překračuje rezistenci na chloridy čistého niklu za nižší cenu.

Koroduje nikl v bazénech slané vody?

Ano - bazény Saltwater mají 3 000–5 000 ppm cl⁻, Což může způsobit jámu v čistém niklu.

Použijte Inconel 625 nebo 316 nerezová ocel pro komponenty bazénu (NAPŘ., žebříky, armatury) Aby se zabránilo korozi.

Jak mohu čistit poskvrněný nikl, aniž bych ho poškodil?

Použijte mírný roztok teplé vody a mýdla nádobí, nebo pasta sódy a vody (dostatečně abrazivní, aby odstranil poškrábání, dostatečně jemný, aby nepoškrábal pasivní vrstvu).

Vyvarujte se drsných chemikálií, jako je bělidlo, který rozpustí Nio.

Je nikl se používá v rezavě preventivních povlacích pro ocel?

Ano - bezpodmínečné pokovování (uniforma, tlustý povlak) se aplikuje na ocelové díly (NAPŘ., Automobilové šrouby, Hydraulické válce) zabránit rzi.

Vrstva niklu působí jako bariéra, a její vrstva pasivního oxidu odolává vlhkosti.