Հարցը լուծելու համար «նիկելի ժանգը?«Համապարռմամբ, Մենք նախ պարզաբանում ենք կրիտիկական տարբերությունը: ժանգը երկաթյա օքսիդի ընդհանուր տերմինն է (Fe₂o₃ կամ fe₃o₄), Կարմիր-շագանակագույն կոռոզիոն արտադրանքը բացառիկ է երկաթի եւ երկաթի պարունակող համաձուլվածքների համար.
Նիկել, Անցումային մետաղ առանց երկաթի իր մաքուր ձեւով, չի կարող ժանգի ձեւավորել.
Այնուամենայնիվ, նիկելը կարող է կոռեկտ-զարգացող բարակ, պաշտպանիչ օքսիդի շերտեր կամ, Կտրուկ միջավայրում, Ավելի վնասակար միացություններ, ինչպիսիք են նիկելի հիդրօքսիդները կամ սուլֆիդները.
1. Ժանգի ընդդեմ. Կոռոզիիոն: Ինչու նիկելը չի կարող ժանգոտել
Հիմնական հարցը լուծելու համար, Մենք նախ պետք է սահմանենք հիմնական պայմանները:
- Ժանգ: Խոնավեցված երկաթի օքսիդ (օր., Ֆեո(Թեթ)Nh₂o) ձեւավորվել է, երբ երկաթը արձագանքում է թթվածինով եւ խոնավությամբ.
Ծակոտկեն է, փխրուն, եւ առաջարկում է ոչ մի պաշտպանություն հետագա կոռոզիայից. Ահա թե ինչու չկարգավորված պողպատից արագորեն խանգարում է թաց միջավայրում. - Կոռոզիիոն: Ցանկացած մետաղի էլեկտրաքիմիական դեգրադացիա իր շրջապատի հետ արձագանքների պատճառով.
Nickel- ի նման գունավոր մետաղների համար, Կոռոզիան արտադրում է օքսիդներ, հիդրօքսիդներ, կամ աղեր, որոնք կարող են պաշտպանիչ լինել (պասիվ) կամ կործանարար.
Մաքուր նիկել (Is ≥ 99.0%) չի պարունակում երկաթ, Այնպես որ, այն չի կարող ստեղծել երկաթի օքսիդ (ժանգ). Փոխարեն,
Նիկելի կոռոզիոն արտադրանքը հիմնականում նիկելի օքսիդ (Նիո), նիկելի հիդրօքսիդ (Մեջ(Թեթ)₂), կամ նիկել կարբոնատ (Նիկո)-Կատարումներ, որոնք շատ այլ կերպ են պահում ժանգից.
2. Նիկելի կոռոզիոն դիմադրությունը: Պասիվ օքսիդի շերտը
Նիկելի հեղինակությունը կոռոզիոն դիմադրության համար բխում է իր ձեւավորելու ունակությունից նիհար, Կատարյալ պասիվ օքսիդի շերտ իր մակերեսին `էլեկտրաքիմիական պատնեշ, որը արգելափակում է հետագա արձագանքը շրջակա միջավայրի հետ.
Ահա, թե ինչպես է գործում այս գործընթացը:
Պասիվ շերտի ձեւավորում
Երբ ենթարկվում է թթվածնի (օդային, ջրմուղ, կամ օքսիդացնող միջավայրեր), Նիկելը արագ արձագանք է ունենում: 2In + o2 → 2nio
Այս NIO շերտը արդար է 2-5 նանոմետրեր (նմ) հաստ (1 NM = 10⁻⁹ մետր)-Մայելի մերկ աչքի, բայց խիտ փաթեթավորված եւ քիմիապես կայուն.
Ի տարբերություն ծակոտկեն ժանգի, NIO շերտը սերտորեն հավատարիմ է նիկելի մակերեսին, թթվածնի եւ խոնավության կանխարգելումը `հիմքում ընկած մետաղի հասնելուց.
Ջրային միջավայրում (օր., ջրմուղ, ծովի ջուր), շերտը զարգանում է ներառել նիկելի հիդրօքսիդ (Մեջ(Թեթ)₂) և, Գազավորված միջավայրում, նիկել կարբոնատ (Նիկո)-Որին, որից ուժեղացնում է պասիվ պատնեշը.
Պասիվ շերտի կայունությունը
NIO շերտը կայուն է մնում պայմանների լայն տեսականիով:
- PH տիրույթ: Արդյունավետ չեզոք (PH 6-8) եւ մի փոքր ալկալային (PH 8-12) միջավայրեր.
Մեղմ թթուներով (օր., 5% քացախաթթու), շերտը դանդաղորեն լուծվում է, բայց ուժեղ թթուներով (օր., 37% Հիդրոքլորաթթու), Այն ամբողջովին քանդվում է. - Ջերմաստիճան: Կայուն է օդում մինչեւ 600 ° C. Այս վերեւում, Nio- ն խտանում է եւ դառնում ծակոտկեն, Նվազեցնելով դրա պաշտպանիչ ունակությունը (օր., 800 ° C ջերմաստիճանում, Նիկելը կոռում է օդում 0,1 մմ / տարի, vs. <0.001 մմ / տարի սենյակային ջերմաստիճանում).
- Թթվածնի առկայություն: Պահանջում է նվազագույն թթվածին, որպեսզի պահպանվի նույնիսկ լճացած ջրի մեջ, Շերտը շարունակվում է, Նիկել պատրաստելը հարմար է ընկղմված դիմումների համար (օր., Ծովային բաղադրիչներ).
Մաքուր նիկելի կոռոզիոն տեմպերը
| Միջավայր | Կոռոզիայի տոկոսադրույքը | Նշումներ |
| Քաղաքային մթնոլորտ | <0.001 մմ / տարի | Աննշան, >50-տարվա կյանքի տեւողությամբ |
| Ծովի ջուր (35,000 ppm cl⁻) | 0.005-0.01 մմ / տարի | Ածխածնի պողպատից շատ ցածր (0.5-1 մմ / տարի) |
| Չեզոք քաղցրահամ ջուր | <0.005 մմ / տարի | Հարմար է ջրի մաքրման սարքավորումների համար |
3. Գործոններ, որոնք նվազեցնում են նիկելի կոռոզիայից դիմադրությունը
Չնայած Նիկելը խիստ կոռոզիոն դիմացկուն է իր պասիվ օքսիդի շերտի պատճառով, Բնապահպանական եւ նյութական հետ կապված մի քանի գործոններ կարող են վարկաբեկել այս պաշտպանությունը.
Այս գործոնների ընկալումը շատ կարեւոր է Նիկելի կատարողականը կանխատեսելու եւ տեղայնացված կամ արագացված կոռոզիայից կանխելու համար.
Քլորիդ եւ հալոգիր իոններ: Pitting and Crevice Corrosion
Քլորիդ իոններ (Cl⁻)-Հավախոտ ծովում, անապարհային աղ, եւ արդյունաբերական Brewes- ը նիկելի ամենամեծ թշնամին են.
Նրանք ներթափանցում են պասիվ NIO շերտը թույլ կետերում (օր., քերծվածքներ, Հացահատիկի սահմաններ) եւ նախաձեռնել Խոռոչի կոռոզիայից: փոքրիկ, Տեղականացված անցքեր, որոնք ժամանակի ընթացքում աճում են.
- Մեխանիզմ: Քլորիդները նիկելի հետ արձագանքում են լուծվող նիկելի քլորիդ ձեւավորելու համար (Նիկլ), որը լուծարում է օքսիդի շերտը տեղական.
Բացահայտված նիկելը այնուհետեւ արագորեն քայքայում է, փոսեր ստեղծելը, ինչպես փոքր է 10 մկամ տրամագծով. - Ռիսկի գործոններ: Բարձր քլորիդ կոնցենտրացիաներ (>1,000 պսպ), Բարձր ջերմաստիճան (>50° C), եւ լճացած պայմաններ (օր., ծալքավոր նիկելի մասերի միջեւ ծալքեր).
- Տվյալներ: Ծովի ջրով (35,000 ppm cl⁻) 60 ° C ջերմաստիճանում, Մաքուր նիկելի կոռոզիայից տոկոսադրույքը ցատկում է 0.05-0.1 մմ / տարի (5-10 × ավելի բարձր, քան սենյակային ջերմաստիճանում) փոսելու պատճառով.
Կեղտը նիկելի մեջ: Պասիվ շերտի թուլացում
Առեւտրային նիկել (օր., ASTM B162 դասարան 200, 99.0-99.5% -ը) Պարունակում է երկաթի նման հետքի կեղտեր (Անք), ծծումբ (Ծուռ), եւ ածխածնի (Գ)-Որ դրանք նվազեցնում են կոռոզիոն դիմադրությունը:
- Երկաթ (Անք): Նույնիսկ 0.5% FE- ն ստեղծում է միկրոօքսիեխնիկական բջիջներ (Երկաթը գործում է որպես անոդ, նիկելը որպես կաթոդ), Արագացնելով կոռոզիան խոնավ միջավայրում.
Օրինակ, նիկել հետ 1% FE- ն ունի ծովային կորոզիայի տոկոսադրույքը 0.02 մմ / տարի (կրկնակի դա 99.99% Մաքուր նիկել). - Ծծումբ (Ծուռ): Ձեւավորում է նիկել սուլֆիդը (Նիս) Սուլֆիդային միջավայրում (օր., Նավթի եւ գազի ջրհորներ H₂s- ով), որը փխրուն է եւ հակված է ճեղքմանը.
- Ածխածնային (Գ): Մոտ >0.1% Գ, ձեւավորում է նիկել կարբիդը (Նիհար), որը խանգարում է պասիվ շերտը եւ մեծացնում է փխրուն ռիսկը.
Ուլտրա-բարձր մաքրության նիկել (99.99% Մեջ) Խուսափում է այս խնդիրներից, Այն իդեալական դարձնելով կիսահաղորդչային արտադրության նման քննադատական ծրագրերի համար.
Ուժեղ թթուներ եւ նվազեցնող միջավայրեր
Պասիվ NIO շերտը լուծվում է ուժեղ նվազեցման թթուների մեջ (օր., Հիդրոքլորաթթու, Հլխոր) կամ ոչ օքսիդացնող թթուներ (օր., Ծծմբաթթու, H₂so₄ > 20% համակենտրոնացում). Օրինակ:
- Մեջ 37% Հլխոր (Սենյակի ջերմաստիճանը), Մաքուր նիկելը քայքայում է 1-2 մմ / տարի (Արագ դեգրադացիա, Ոչ պասիվ շերտ).
- Օքսիդացնող թթուների մեջ (օր., ազոտաթթու, Ժլատ), շերտը ամրապնդվում է (ազոտաթթունը հանդես է գալիս որպես օքսիդացուցիչ), այնպես որ նիկելը դիմադրում է կոռոզիայից (կերպարանք <0.01 մմ / տարի ներս 65% Ժլատ).
4. Նիկելի համաձուլվածքներ: Կոռոզիոն դիմադրության բարձրացում
| Խառնուրդ | Կազմ (Հիմնական տարրեր) | Կոռոզիոն դիմադրության առավելություն | Կոռոզիայի մակարդակը ծովի ջրի մեջ (մմ / տարի) | Բնորոշ ծրագրեր |
| Մաքուր նիկել (99.99%) | Is ≥ 99.99% | Գերազանց դիմադրություն ընդհանուր մթնոլորտի եւ թարմ ջրի նկատմամբ | 0.005-0.01 | Էլեկտրոնիկա, Thermocouples, Քիմիական անոթներ |
| Մանգաղ 400 | 65% Մեջ, 34% Մգոհել, 1% Անք | Վերադաս դիմադրություն Ծովային ջրեր եւ նվազող թթուներ (H₂so₄ <30%) | 0.002-0.005 | Ծովային փականներ, Պողոցային լիսեռներ, He երմափոխանակիչներ |
| Ինքնորոշ 625 | 59% Մեջ, 21.5% Խուզարկու, 9% Ժամանակ | Բացառիկ դիմադրություն քլորիդներ, Crevice եւ Pitting Corrosion, Կայուն մինչեւ 650 ° C | <0.001 | Օֆշորային յուղի սարքավորումներ, Քիմիական ռեակտորներ, Subsea խողովակաշարեր |
| 304 Չժանգոտվող պողպատ | 18% Խուզարկու, 8% Մեջ, 74% Անք | Լավ կոռոզիոն դիմադրություն մեղմ միջավայրում; Հակված է քլորիդ հարուստ միջավայրում պատկերելու համար | 0.01-0.02 | Խոհանոցային տեխնիկա, Archit արտարապետական զարդարանք |
| 316 Չժանգոտվող պողպատ | 16-18% CR, 10-14% -ով, 2-3% MO, հաշվեկշիռ | Բարելավված քլորիդի դիմադրություն vs. 304 Mo; Հարմար է ծովային եւ քիմիական միջավայրի համար | 0.005-0.01 | Ծովային սարքավորումներ, Քիմիական տանկեր, Առափնյա ճարտարապետություն |
5. Ընդհանուր սխալ պատկերացումներ: «Ժանգը» նիկելի կամ նիկել-ծածկված իրերի վրա
Մարդիկ հաճախ սխալվում են նիկելի կոռոզիայից ժանգի համար. Ահա այն, ինչ իրականում տեղի է ունենում:
Սխալ պատկերացում 1: «Իմ նիկել-ծածկված պողպատը ժանգոտեց»:
Փաստ: Ժանգը գալիս է Պողպատե բազային մետաղ, ոչ թե նիկելի ափսենը.
Նիկելի սալիկապատ (5-50 մկմ հաստ) Պաշտպանում է պողպատը `հանդես գալով որպես պատնեշ, Բայց եթե սալիկապատը քերծվում է կամ մաշված է, պողպատը ենթարկվում է թթվածնի եւ խոնավության, Ձեւավորող ժանգ.
Դա կանխելու համար, Նիկել-plated պողպատը հաճախ պատված է հստակ լաքով կամ օգտագործված ցածր խոնավության միջավայրում.
Սխալ պատկերացում 2: «Նիկելը շագանակագույն է դառնում, այդ ժանգը չէ?»
Փաստ: Նիկելի շագանակագույն գունաթափումը փայլից զրկվել, ոչ ժանգ. Այն ձեւավորում է, երբ նիկելը արձագանքում է օդում ծծմբի միացություններով (օր., աղտոտումից կամ բնական գազից) Նիկելի սուլֆիդ ստեղծելու համար (Նիս) կամ նիկելի կարբոնատ (Նիկո).
Թարթիչը բարակ է եւ կարելի է հեռացնել մեղմ քերծվածքով (օր., Խմորի սոդա), Ի տարբերություն ժանգի, որը կործանարար է.
«Նիկելը իմ ցնցուղում ժանգոտեց»:
Փաստ: Sh նցուղի ջուրը պարունակում է քլորիդներ (Թակել ջրի բուժումից) եւ խոնավություն, որ պատճառը Խոռոչի կոռոզիայից Նիկելի վրա (ոչ ժանգ).
Ձեր տեսած փոքր անցքերը կամ սպիտակ բծերը նիկելի հիդրօքսիդ են (Մեջ(Թեթ)₂), ոչ թե երկաթի օքսիդ. Օգտագործելով նիկել-քրոմի համաձուլվածքներ (օր., Ինքնորոշ) Showers- ում դա կանխում է.
6. Նիկելի կոռոզիոն դիմադրության փորձարկում: Արդյունաբերության ստանդարտներ
Նիկելի եւ դրա համաձուլվածքների ապահովման համար բավարարում են կոռոզիայի պահանջները, Արտադրողները ապավինում են ստանդարտացված թեստերին:
Աղի լակի թեստ (ASTM B117)
Գնահատում է քլորիդ հարուստ միջավայրում դիմադրությունը. Նմուշները ենթարկվում են ա 5% NACL մառախուղը 35 ° C- ով 100-1000 ժամ. Անցեք չափանիշներ մաքուր նիկելի համար: Դրանից հետո ոչ մի փոս կամ կոռոզիա չկա 500 ժամեր.
Էլեկտրաքիմիական դիմադրողական սպեկտրոսկոպիա (EIS)
Չափում է պասիվ շերտի ամբողջականությունը `մարմնի մի փոքր լարման կիրառելով նիկելի մակերեսին.
Բարձր դիմադրություն (դիմադրություն ընթացիկ հոսքին) ցույց է տալիս կայուն շերտ-մաքուր նիկելը, որպես կանոն, դիմակայել է >10⁶ Օմմս · CM² չեզոք ջրի մեջ.
Քաշի կորստի փորձարկում (ASTM G1)
Չափում է կոռոզիոն տոկոսադրույքը `կշռելով նիկելի նմուշը քայքայիչ միջավայրի ազդեցությունից առաջ եւ հետո. Ծովային ջրի մեջ մաքուր նիկելի համար, Քաշի կորուստը պետք է լինի <0.01 գ / մ² / օր.
7. Նիկելի խառնուրդի արդյունաբերական ծրագրեր
Նիկելի անկարողությունը ժանգոտելու եւ դրա ուժեղ կոռոզիոն դիմադրությունը անփոխարինելի է դարձնում հիմնական ոլորտներում:
Ծովային ճարտարագիտություն
Մանգաղ 400 եւ Inconel 625 օգտագործվում են նավի շարժիչների համար, Օֆշորային պլատֆորմի բաղադրիչներ, եւ ծովային ջրերի պոմպեր, որտեղ նրանց դիմադրությունը քլորիդի փնջի եւ ծովային ջրերի կոռոզիայից ապահովում է 20-30 տարվա ծառայություն (vs. 5-10 տարի պողպատե համար).
Քիմիական մշակում
Նիկելի խառնուրդները բռնում են ագրեսիվ քիմիական նյութեր, ինչպիսիք են ծծմբաթթուը (Մանգաղ 400) եւ հիդրոքլորաթթու (Hastelloy C-276, նիկել-մոլիբդենի խառնուրդ).
Օրինակ, Hastelloy C-276- ը ունի կոռոզիայից տոկոսադրույքը <0.01 մմ / տարի ներս 20% HCL- ը 60 ° C-FAR- ով ավելի լավ է, քան մաքուր նիկելը.
Էլեկտրոնիկա
Ուլտրա-մաքուր նիկել (99.99%) օգտագործվում է կիսահաղորդչային վաֆլի եւ մարտկոցի տերմինալներում, որտեղ թարախազերծված մակերեսներն ու դիմադրությունը մեղմ թթուներին են (օր., Մաքրման լուծումներ) կրիտիկական են.
Ճարտարապետություն
Նիկել-քրոմի համաձուլվածքներ (օր., Ինքնորոշ 600) օգտագործվում են ֆասադներ եւ հուշարձաններ կառուցելու համար. Դրանք պահպանում են իրենց արծաթե տեսքը տասնամյակներ (Ոչ մի ժանգ, նվազագույն խճճված) եւ դիմակայել քաղաքային աղտոտմանը.
8. Եզրափակում: Նիկելը չի ժանգում, բայց դա կարող է կոռեկտ
Նիկել Երբեք մի անհանգստացեք, Քանի որ ժանգը երկաթյա օքսիդ է, իսկ նիկելը, երկաթ չունի. Դա բնական է Օքսիդի շերտ Պաշտպանում է այն առավել կոռոզիայից, այն շատ ավելի դիմացկուն պահելով, քան պողպատը նորմալ պայմաններում.
Բայց նիկել կարող է կոռոզի Որոշ իրավիճակների ներքո: Քլորիդ հարուստ ջուր, կեղտերը մետաղի մեջ, կամ ուժեղ թթուները կարող են վնասել դրա պաշտպանիչ շերտը.
Նիկելով խառնուրդով մետաղներով քրոմ, մոլիբդեն, կամ պղինձ, Ինժեներները ստեղծում են համաձուլվածքներ, ինչպիսիք են Ինքնորոշ և Մանգաղ, որոնք դիմադրում են կոշտ քիմիական նյութերին, Բարձր ջերմաստիճան, եւ ծովային ջուր.
ՀՏՀ
Կարող են նիկել-ծածկված իրերը երբեւէ լինել ժանգոտող?
No-Nickel Plating- ը խոչընդոտ է, Բայց եթե դա վնասված է, հիմքում ընկած մետաղը (հաճախ պողպատ) ժանգը կբերի.
«Rust-proof» նիկել-ծածկված իրերի համար, Օգտագործեք դուպլեքս ծածկույթ (նիկել + քրոմ) կամ ընտրեք նիկելի խառնուրդի բազային նյութ (օր., Մանգաղ) պողպատի փոխարեն.
Նիկելը ավելի շատ կոռոզիոն դիմացկուն է, քան չժանգոտվող պողպատից?
Դա կախված է չժանգոտվող պողպատից դասարանից. Մաքուր նիկելը ավելի դիմացկուն է ծովային ջրերի նկատմամբ, քան 304 Չժանգոտվող պողպատ (հակված է փոսին),
բայց 316 Չժանգոտվող պողպատ (մոլիբդենի հետ) համընկնում կամ գերազանցում է մաքուր նիկելի քլորիդի դիմադրությունը ավելի ցածր գնով.
Նիկելը կոռում է աղի ջրամբարներում?
Այո-աղաջրերի լողավազաններն ունեն 3000-5,000 ppm cl⁻, որը կարող է առաջացնել փուկ նիկելի փոս.
Օգտագործեք Inconel 625 կամ 316 Լողավազանների բաղադրիչների չժանգոտվող պողպատ (օր., սանդուղք, կցամասեր) Խռուրությունից խուսափելու համար.
Ինչպես կարող եմ մաքրել նրբանկատ նիկելը, առանց վնասելու?
Օգտագործեք տաք ջրի եւ ափսեի օճառի մեղմ լուծույթ, կամ խմորի սոդայի եւ ջրի մածուկ (Բավական հղկող քերծել, բավականաչափ մեղմ, պասիվ շերտը քերծելու համար).
Խուսափեք սպիտակեցնող կոպիտ քիմիական նյութերից, որոնք լուծարում են նոյը.
Նիկելը, որն օգտագործվում է պողպատե համար ժանգի կանխարգելիչ ծածկույթների մեջ?
Այո-էլեկտրոլիստական նիկելի սալիկ (Միատեսակ, խիտ ծածկույթ) կիրառվում է պողպատե մասերի վրա (օր., Ավտոմոբիլային պտուտակներ, Հիդրավլիկ բալոններ) Կանխել ժանգը.
Նիկելի շերտը հանդես է գալիս որպես պատնեշ, Եվ դրա պասիվ օքսիդի շերտը դիմադրում է խոնավությանը.
