니켈 녹입니다? 니켈의 부식 행동을 이해합니다

“니켈 녹슬?”종합적으로, 먼저 비판적 구별을 명확히합니다: 녹은 산화철의 일반적인 용어입니다 (fe₂o₂ 또는 fe₃o₄), 철 및 철분 함유 합금 전용 적용 부식 제품.

니켈, 순수한 형태의 철분이없는 전이 금속, 녹을 형성 할 수 없습니다.

하지만, 니켈은 부식 될 수 있습니다, 보호 산화 층 또는, 가혹한 환경에서, 니켈 수산화물 또는 황화물과 같은 더 손상된 화합물.

1. 녹 대. 부식: 니켈이 녹을 수없는 이유

핵심 질문을 해결합니다, 먼저 주요 용어를 정의해야합니다:

• 녹: 수화 된 산화철 (예를 들어, 페오(오)nh₂o) 철이 산소 및 수분과 반응 할 때 형성됩니다.
  다공성입니다, 색다른, 추가 부식에 대한 보호를 제공하지 않습니다. 젖은 환경에서 코팅되지 않은 강철 녹이 빠르게.
• 부식: 주변 환경과의 반응으로 인한 금속의 전기 화학 분해.
  니켈과 같은 비철 금속의 경우, 부식은 산화물을 생성합니다, 수산화물, 또는 보호 할 수있는 소금 (수동적인) 또는 파괴적.

순수한 니켈 (≥입니다 99.0%) 다리미가 포함되어 있습니다, 따라서 산화철을 형성 할 수 없습니다 (녹). 대신에,
니켈의 부식 제품은 주로입니다 산화 니켈 (니오), 수산화 니켈 (~ 안에(오)₂), 또는 카보네이트 니켈 (니코)- 녹과는 매우 다르게 행동하는 통합.

2. 니켈의 부식 저항: 수동 산화물 층

부식성에 대한 니켈의 명성은 얇은, 부착 된 수동 산화물 층 표면에 - 환경과의 추가 반응을 차단하는 전기 화학적 장벽.

이 프로세스가 작동하는 방법은 다음과 같습니다:

수동 층의 형성

산소에 노출 될 때 (공기, 물, 또는 산화 환경), 니켈은 빠른 반응을 겪습니다: 2+ o2 → 2nio
이 nio 층은 단지입니다 2–5 나노 미터 (nm) 두꺼운 (1 NM = 10 ° 미터)- 육안으로 볼 수 없지만 밀도가 높고 화학적으로 안정적입니다..

다공성 녹과 달리, NIO 층은 니켈 표면에 단단히 부착됩니다, 산소와 수분이 기본 금속에 도달하는 것을 방지합니다.

수성 환경에서 (예를 들어, 물, 해수), 층은 포함하도록 진화합니다 수산화 니켈 (~ 안에(오)₂) 그리고, 탄산 환경에서, 카보네이트 니켈 (니코)- 그 중에서도 수동적 장벽을 강화합니다.

수동 층의 안정성

NIO 층은 광범위한 조건에서 안정적으로 유지됩니다.:

• pH 범위: 중립에 효과적입니다 (pH 6-8) 그리고 약간 알칼리성 (pH 8–12) 환경.
  온화한 산에서 (예를 들어, 5% 아세트산), 층이 천천히 녹인다, 그러나 강산에서 (예를 들어, 37% 염산), 완전히 분해됩니다.
• 온도: 공기 중 ~ 600 ° C까지 안정. 이 위에, Nio는 두껍고 다공성이됩니다, 보호 능력을 줄입니다 (예를 들어, 800 ° C에서, 니켈은 공기 중 ~ 0.1 mm/년의 부식입니다, 대. <0.001 실온에서 mm/년).
• 산소 이용 가능성: 정체 된 물에서도 유지하려면 최소한의 산소가 필요합니다, 레이어는 지속됩니다, 수중 응용 프로그램에 적합한 니켈을 만듭니다 (예를 들어, 해양 구성 요소).

순수한 니켈의 부식 속도

3. 니켈의 부식 저항을 줄이는 요인

니켈은 수동 산화물 층으로 인해 부식성이 높습니다., 여러 환경 및 재료 관련 요인 이이 보호를 손상시킬 수 있습니다.

이러한 요소를 이해하는 것은 니켈의 성능을 예측하고 국소화 또는 가속 부식을 방지하는 데 중요합니다..

클로라이드 및 할리드 이온: 구덩이와 틈새 부식

클로라이드 이온 (cl⁻)- 해수에서, 도로 소금, 산업용 소금물은 니켈의 가장 큰 적입니다.

그들은 약점에서 수동적 NIO 층을 관통합니다 (예를 들어, 흠집, 곡물 경계) 그리고 시작하십시오 구덩이 부식: 매우 작은, 시간이 지남에 따라 자라는 현지 구멍.

• 기구: 클로라이드는 니켈과 반응하여 가용성 염화물을 형성합니다 (니 클라), 산화물 층을 국소 적으로 용해시킵니다.
  노출 된 니켈은 빠르게 부식됩니다, 구덩이만큼 작은 구덩이를 만듭니다 10 직경 μm.
• 위험 요소: 높은 염화물 농도 (>1,000 ppm), 고온 (>50° C), 그리고 정체 된 조건 (예를 들어, 볼트 니켈 부품 사이의 틈새).
• 데이터: 해수에서 (35,000 ppm cl⁻) 60 ° C에서, 순수한 니켈의 부식 속도는 0.05–0.1 mm/년으로 증가합니다 (5실온에서보다 –10 × 더 높습니다) 구덩이로 인해.

니켈의 불순물: 수동 층을 약화시킵니다

상업용 니켈 (예를 들어, ASTM B162 등급 200, 99.0-99.5%) 철과 같은 흔적 불순물이 포함되어 있습니다 (Fe), 황 (에스), 그리고 탄소 (기음)- 모두 부식 저항을 줄입니다:

• 철 (Fe): 심지어 0.5% Fe는 미세 아 게갈 닉 세포를 생성합니다 (철은 양극 역할을합니다, 음극으로 니켈), 젖은 환경에서 부식 가속.
  예를 들어, 니켈과 1% FE의 부식 속도는 있습니다 0.02 mm/년 (두 배 99.99% 순수한 니켈).
• 황 (에스): 황화 니켈을 형성합니다 (니스) 황화 환경에서 (예를 들어, HATS를 가진 석유 및 가스 우물), 부서지기 쉬우 며 균열이 발생하기 쉽습니다.
• 탄소 (기음): ~에 >0.1% 기음, 탄수화물을 형성합니다 (ni₃c), 수동 층을 방해하고 구덩이 위험을 증가시킵니다.

초고록 니켈 (99.99% ~ 안에) 이러한 문제를 피하십시오, 반도체 제조와 같은 중요한 응용 프로그램에 이상적입니다.

강한 산과 환경 감소

수동 NIO 층은 강한 환원 산에 용해된다 (예를 들어, 염산, HCL) 또는 비 산화 산 (예를 들어, 황산, hoso₂ > 20% 집중). 예를 들어:

• ~ 안에 37% HCL (실온), 순수한 니켈은 1-2 mm/년에 부식됩니다 (빠른 분해, 수동 층이 없습니다).
• 산화 산에서 (예를 들어, 질산, hno₃), 층이 강화됩니다 (질산은 산화제 역할을합니다), 니켈은 부식에 저항합니다 (비율 <0.01 mm/년 65% hno₃).

4. 니켈 합금: 부식성 향상

5. 일반적인 오해: 니켈 또는 니켈 도금 품목의 "녹"

사람들은 종종 녹을 위해 니켈 부식을 착각합니다.:

오인 1: "니켈 도금 강철이 녹슬 었습니다."

사실: 녹은 강철베이스 메탈, 니켈 도금이 아닙니다.

니켈 도금 (5두께 –50 μm) 장벽 역할을하여 강철을 보호합니다, 그러나 도금이 긁히거나 마모된다면, 강철은 산소와 수분에 노출됩니다, 녹 형성.

이것을 방지하기 위해, 니켈 도금 강철은 종종 명확한 래커로 코팅되거나 저음 환경에서 사용됩니다..

오인 2: “니켈은 갈색으로 변합니다. 녹슬지 않습니다?”

사실: 니켈의 갈색 변색입니다 흐림, 녹이 아닙니다. 니켈이 공기 중의 황 화합물과 반응 할 때 형성됩니다. (예를 들어, 오염 또는 천연 가스에서) 황화 니켈을 생성합니다 (니스) 또는 니켈 탄산염 (니코).

변색은 얇고 가벼운 연마체로 제거 할 수 있습니다. (예를 들어, 베이킹 소다), 녹과는 달리, 파괴적입니다.

"샤워에 니켈이 녹슬 었습니다."

사실: 샤워 물에는 염화물이 들어 있습니다 (수돗물 처리에서) 그리고 수분, 어떤 원인 구덩이 부식 니켈에 (녹이 아닙니다).

당신이 볼 수있는 작은 구멍이나 흰색 반점은 니켈 수산화물입니다. (~ 안에(오)₂), 산화철이 아닙니다. 니켈 염소 합금 사용 (예를 들어, Inconel) 소나기에서는 이것을 방해합니다.

6. 니켈의 부식 저항 테스트: 산업 표준

니켈과 합금이 부식 요구 사항을 충족하도록합니다, 제조업체는 표준화 된 테스트에 의존합니다:

소금 스프레이 테스트 (ASTM B117)

클로라이드가 풍부한 환경에 대한 저항을 평가합니다. 샘플은 a에 노출됩니다 5% 35 ℃에서 100-1,000 시간 동안 NaCl 안개. 순수한 니켈에 대한 기준을 통과하십시오: 그 후에 구멍이나 부식이 없습니다 500 시간.

전기 화학 임피던스 분광법 (EIS)

니켈 표면에 작은 AC 전압을 적용하여 수동 층의 무결성을 측정합니다..

높은 임피던스 (전류 흐름에 대한 저항) 안정적인 층을 나타냅니다. 니켈은 일반적으로 임피던스를 가지고 있습니다. >10중성수에서 OHMS · CM².

체중 감량 테스트 (ASTM G1)

부식성 환경에 노출 전후에 니켈 샘플을 측정하여 부식 속도를 측정합니다.. 해수의 순수한 니켈 용, 체중 감량은 있어야합니다 <0.01 g/m²/일.

7. 니켈 합금의 산업 응용

녹슬 으면 니켈의 무능력과 강한 부식 저항은 주요 부문에서 대체 할 수 없게 만듭니다.:

해양 공학

모넬 400 그리고 Inconel 625 선박 프로펠러에 사용됩니다, 해외 플랫폼 구성 요소, 그리고 해수 펌프 - 염화물 피팅 및 해수 부식에 대한 저항이 20-30 년의 서비스를 보장합니다. (대. 5강철의 경우 10 년).

화학적 처리

니켈 합금은 황산과 같은 공격적인 화학 물질을 처리합니다 (모넬 400) 및 염산 (Hastelloy C-276, 니켈 밀레 벤탄 합금).

예를 들어, Hastelloy C-276의 부식 속도가 있습니다 <0.01 mm/년 20% 60 ° C에서 HCL - 순수한 니켈보다 더 좋습니다.

전자 장치

울트라 퓨 니켈 (99.99%) 반도체 웨이퍼 및 배터리 단자에 사용됩니다, TARNISH가없는 표면과 온화한 산에 대한 내성 (예를 들어, 청소 솔루션) 중요합니다.

건축학

니켈-염소 합금 (예를 들어, Inconel 600) 외관과 기념물을 건설하는 데 사용됩니다. 그들은 수십 년 동안 은색 외관을 유지합니다. (녹지, 최소한의 변색) 도시 오염을 견딜 수 있습니다.

8. 결론: 니켈은 녹슬지 않습니다, 그러나 부식 될 수 있습니다

니켈 녹슬지 마십시오, 녹이 산화철이고 니켈이 철분이 없기 때문에. 자연스러운 산화 층 대부분의 부식으로부터 그것을 보호합니다, 정상적인 조건에서 강철보다 훨씬 내구성을 유지.

하지만 니켈 부식 할 수 있습니다 특정 상황에서: 염화물이 풍부한 물, 금속의 불순물, 또는 강산은 보호 층을 손상시킬 수 있습니다.

금속과 같은 합금 니켈로 크롬, 몰리브덴, 또는 구리, 엔지니어는 다음과 같은 합금을 만듭니다 Inconel 그리고 모넬, 거친 화학 물질에 저항합니다, 고온, 그리고 해수.

FAQ

니켈 도금 품목은 녹슬지 않을 수 있습니다?

아니요 - 니켈 도금은 장벽입니다, 그러나 손상된 경우, 기본 금속 (종종 강철) 녹슬 윌.

"녹슬 방지"니켈 도금 품목 용, 이중 코팅을 사용하십시오 (니켈 + 크롬) 또는 니켈 합금 기본 재료를 선택하십시오 (예를 들어, 모넬) 강철 대신.

니켈은 스테인레스 스틸보다 부식성이 더 높습니다?

스테인레스 스틸 등급에 따라 다릅니다. 순수한 니켈은 해수보다 더 저항력이 있습니다 304 스테인레스 스틸 (구덩이가 발생하기 쉽습니다),

하지만 316 스테인레스 스틸 (Molybdenum과 함께) 저렴한 비용으로 순수한 니켈의 염화물 저항을 일치 시키거나 초과.

바닷물 수영장에서 니켈이 부식됩니다?

예 - 소금 수영장에는 3,000 ~ 5,000 ppm CL이 있습니다, 순수한 니켈에 구타를 일으킬 수 있습니다.

Inconel을 사용하십시오 625 또는 316 수영장 구성 요소 용 스테인리스 스틸 (예를 들어, 사다리, 피팅) 부식을 피하기 위해.

손상되지 않고 변색 된 니켈을 어떻게 청소할 수 있습니까??

따뜻한 물과 접시 비누의 온화한 솔루션을 사용하십시오., 또는 베이킹 소다와 물의 페이스트 (변색을 제거하기에 충분히 연마제, 수동 층을 긁지 않을 정도로 부드럽습니다).

표백제와 같은 가혹한 화학 물질을 피하십시오, Nio를 녹입니다.

강철 용 녹방 예방 코팅에 사용되는 니켈입니다?

예 - 전자 니켈 도금 (유니폼, 두꺼운 코팅) 강철 부품에 적용됩니다 (예를 들어, 자동차 볼트, 유압 실린더) 녹 방지.

니켈 층은 장벽으로 작용합니다, 수동 산화물 층은 수분에 저항합니다.