Да ли никл хрђа? Разумевање никловног понашања корозије

Да би се позабавило питањем "да ли никл хрђа?"Свеобухватно, Прво разјашњавамо критичку разлику: Руст је уобичајен израз за гвожђе оксид (Фе₂о₃ или фе₃о), Црвено-смеђи корозијски производ искључив за легуре које садрже гвожђе и гвожђе.

Никл, прелазни метал без гвожђа у његовом чистом облику, не може да формира рђу.

Међутим, никл може да се нагризе у развоју танког, заштитни оксидни слојеви или, У оштром окружењима, Више оштећених једињења попут никалних хидроксида или сулфида.

1. Руст вс. Корозија: Зашто никл не може да рђа

Да бисте решили основно питање, прво морамо дефинисати кључне услове:

• Хрђа: Хидрид гвоздени оксид (Нпр., Фео(Ох)Нх₂о) формирана када гвожђе реагује са кисеоником и влагом.
  Порозно је, блекивац, и не нуди заштиту од даљње корозије - то је разлог зашто се у мокро окружењима увлачи у влажном окружењу.
• Корозија: Електрохемијска разградња било којег метала због реакција са околином.
  За обојене метале попут никла, Корозија производи оксиде, хидроксиди, или соли које могу бити заштитне (пасиван) или деструктивно.

Чисти никл (Је ≥ 99.0%) не садржи гвожђе, Дакле, не може да формира гвожђе оксид (хрђа). Уместо тога,
Никловни производи од корозије су пре свега никл оксид (Нио), никл хидроксид (У(Ох)₂), или никл карбонат (Ницоу)-Покључивања која се понашају врло другачије од хрђе.

2. Никлова отпорност на корозију: Слој пасивног оксида

Никлова репутација за отпорност на корозију произилази из његове способности да се формира а танак, Огласни слој пасивног оксида на његовој површини - електрохемијска баријера која блокира даљу реакцију са околином.

Ево како то функционише овај процес:

Формирање пасивног слоја

Када је изложен кисеонику (ваздушни, водити воду, или оксидирајуће окружења), Ницкел подвргава брзу реакцију: 2Ин + О2 → 2нио
Овај нио слој је само 2-5 нанометра (нм) дебљине (1 НМ = 10⁻⁹ метра)-Увисибилан на голим очима - али густо упакован и хемијски стабилно.

За разлику од порозне рђе, Слој НИО чврсто се придржава површине никла, спречавање кисеоника и влаге да досегну основни метал.

У воденим окружењима (Нпр., водити воду, морска вода), слој се развија да укључује никл хидроксид (У(Ох)₂) и, У карбоналном окружењу, никл карбонат (Ницоу)-Од који ојачавају пасивну баријеру.

Стабилност пасивног слоја

Слој НИО остаје стабилан у широком спектру услова:

• пХ асортиман: Ефикасан у неутралном (пХ 6-8) и благо алкални (пХ 8-12) окружења.
  У благим киселинама (Нпр., 5% сирћетна киселина), слој се раствара полако, али у јаким киселинама (Нпр., 37% хлороводонична киселина), потпуно се поквари.
• Температура: Стабилно до ~ 600 ° Ц у ваздуху. Изнад овога, Нио се згушњава и постаје порозан, Смањење заштитне способности (Нпр., на 800 ° Ц, никл кородира на ~ 0,1 мм / години у ваздуху, вс. <0.001 мм / година на собној температури).
• Доступност кисеоника: Захтева минималан кисеоник за одржавање - чак и у стајаћој води, слој се и даље постоји, Израда никла погодне за потопљене апликације (Нпр., морске компоненте).

Стопе корозије чисте никла

3. Фактори који смањују никл отпорност на корозију

Иако је никл веома отпоран на корозију због свог пасивног оксидног слоја, Неколико фактора који се односе на животну средину и материјал може угрозити ову заштиту.

Разумевање ових фактора је пресудно за предвиђање наступа никла и спречавање локализоване или убрзане корозије.

Хлорид и халогенидни јони: Питтинг и Цревице Цорросион

Хлоридни јони (ЦЛ⁻)-Порудите се у морској води, сол, и индустријски митови - нису највећи непријатељ никла.

Они продиру у пасивни слој НИО на слабе тачке (Нпр., огреботине, границе зрна) и иницирати Питтинг Цорросион: сићушан, локализоване рупе које расту током времена.

• Механизам: Хлориди реагују са никлом да формирају растворљив никл хлорид (Ницлу), која раствара оксидни слој локално.
  Изложени никл затим брзо кородира, Стварање јама колико је мали 10 уМ пречника.
• Фактори ризика: Концентрације високих хлорида (>1,000 ппм), Високе температуре (>50° Ц), и стајаће услове (Нпр., Кревери између причвршћених делова никла).
• Подаци: У морској води (35,000 ппм ЦЛ⁻) на 60 ° Ц, Стори никл корозијска стопа скочи на 0,05-0,1 мм / годишње (5-10 × виши него на собној температури) због питти.

Нечистоће у никловима: Слаби пасивни слој

Комерцијални никл (Нпр., АСТМ Б162 разред 200, 99.0-99,5% на) садржи нечистоће у траговима попут гвожђа (Фе), сумпорни (С), и угљеник (Ц)- од којих смањује отпорност на корозију:

• Iron (Фе): Чак 0.5% ФЕ ствара микрогалванске ћелије (Гвожђе делује као анода, Ницкел као катода), убрзавање корозије у влажним окружењима.
  На пример, никла са 1% ФЕ има стопу корозије морске воде 0.02 мм / год (удвостручити то 99.99% чисти никл).
• Сумпорни (С): Формира никл сулфид (Нис) У сулфидним окружењима (Нпр., уље и гасне бушотине са х₂), што је крхка и склона пуцању.
• Угљеник (Ц): У >0.1% Ц, формира никл карбид (Ниоц), који поремети пасивни слој и повећава ризик од стране.

Никл ултра-чистоће (99.99% У) избегава ова питања, чинећи га идеалним за критичке примене попут производње полуводича.

Јаке киселине и смањење окружења

Пасивни нио слој раствара се у снажним редукцијским киселинама (Нпр., хлороводонична киселина, ХЦл) или неклидирајуће киселине (Нпр., сумпорна киселина, Хонсо₄ > 20% концентрација). На пример:

• У 37% ХЦл (собна температура), Чиста никла кородира на 1-2 мм годишње (Брза разградња, Нема пасивног слоја).
• У оксидирајуће киселине (Нпр., азотна киселина, Хно₃), Слој је ојачан (азотна киселина делује као оксидатор), Дакле, Ницкел се опира корозијом (рате <0.01 мм / год 65% Хно₃).

4. Легуре никла: Повећање отпорности на корозију

5. Уобичајене заблуде: "РУСТ" на никлом или никлом

Људи често погреше никл корозију за рђу-ево шта се заиста догађа:

Заблуда 1: "Мој никл-плетени челик захрђао."

Чињеница: Руст долази од Основни метал од челика, а не на никл.

Наклоњено (5-50 μм дебљине) штити челик делујући као баријера, Али ако се облоге огреба или носи, Челик је изложен кисеонику и влагу, формирање рђе.

Да то спречи, Никловални челик је често пресвучен чистом лакоћем или се користи у окружењима са ниским влагом.

Заблуда 2: "Никл се окреће смеђе - није ли то хрђа?"

Чињеница: Смеђа разлочења на никлом је огрнути, не рђа. Формира се када никл реагује са сумпорним једињењима у ваздуху (Нпр., Од загађења или природног гаса) Да бисте креирали никл сулфид (Нис) или никл карбонат (Ницоу).

Тарнисх је танки и може се уклонити благим абразивом (Нпр., сода за бикарбону), за разлику од рђе, што је деструктивно.

"Никл у мом тушу захрђао."

Чињеница: Вода туширања садржи хлориде (Од пречишћавања воде) и влага, који узрок Питтинг Цорросион на никлову (не рђа).

Мале рупе или беле тачке које видите су никл хидроксид (У(Ох)₂), не гвоздени оксид. Користећи легуре никла-хромима (Нпр., Уносилац) у тушевима спречава ово.

6. Испитивање никловног отпора корозије: Индустријски стандарди

Да би се осигурала никла и њене легуре задовољавају захтеве корозије, Произвођачи се ослањају на стандардизоване тестове:

Тест за распршивање соли (АСТМ Б117)

Процењује отпорност на окружење богатох хлорида. Узорци су изложени а 5% НаЦл Мист на 35 ° Ц током 100-1.000 сати. Проследите критеријуме за чисту никл: Нема корозије или корозије после 500 сати.

Електрохемијска спектроскопија импеданце (Еис)

Мери интегритет пасивног слоја применом малог напона наизменичног напона на површину никла.

Велика импеданција (Отпорност на текући проток) означава стабилан слој-чисти никл обично има импеданцију >10⁶ Охмс · цм² у неутралној води.

Тестирање мршављења (АСТМ Г1)

Мери брзину корозије тако што ћете пре и после излагања никлано одмерити корозију.. За чисту никул у морској води, губитак килограма треба да буде <0.01 Г / м² / дан.

7. Индустријске примене легуре никла

Немогућност никла да рђа и његова јака отпорност на корозију чине га незаменљивим у кључним секторима:

Марински инжењеринг

Монел 400 и уносил 625 користе се за бродски пропелери, Компоненте оффсхоре платформе, и морске пумпе - где њихова отпорност на корозију на хлоридну и морску воду осигурава 20-30 година радне групе (вс. 5-10 година за челик).

Хемијска обрада

Легуре никла руковати агресивним хемикалијама попут сумпорне киселине (Монел 400) и хлороводонична киселина (Хастеллои Ц-276, Никал-молибденуум легура).

На пример, Хастеллои Ц-276 има стопу корозије <0.01 мм / год 20% ХЦл на 60 ° Ц-далеко боље од чисте никла.

Електроника

Ултра-чисти никл (99.99%) користи се у полуводичким ваферима и батеријским терминалима, где су површине и отпорност без угрожавања благим киселинама (Нпр., Решења за чишћење) су критични.

Архитектура

Легуре никла-хромима (Нпр., Уносилац 600) користе се за изградњу фасада и споменика - они задржавају свој сребрни изглед деценијама (без хрђе, Минимални тарнисх) и издржати урбано загађење.

8. Закључак: Ницкел не захрђа, али може да се кородира

Никл никад не захрђати, Јер је хрђа гвожђе оксид и никл нема гвожђа. Природно је оксидни слој штити је од већине корозије, држећи је далеко издржљивији од челика у нормалним условима.

Али никл може да кородира Под одређеним ситуацијама: вода богате хлоридом, нечистоће у металу, или јаке киселине могу оштетити његов заштитни слој.

Легирајући никл са металима попут хром, молибден, или бакар, Инжењери стварају легуре као што су Уносилац и Монел, који се одупиру оштрим хемикалијама, Високе температуре, и морска вода.

Често постављана питања

Могу ли се никселни предмети икада бити доказни за рђу?

Но-Ницкел Платинг је препрека, Али ако је оштећен, основни метал (често челик) ће хрђати.

За "отпорне на" хрђе "никловане предмете, Користите дуплек премаз (никл + хромиран) или одаберите основни материјал за легуре никла (Нпр., Монел) уместо челика.

Је никл више отпоран на корозију од нехрђајућег челика?

Зависи од разреда од нехрђајућег челика. Чиста никал је отпорнији на морску воду него 304 нерђајући челик (склони да се пити),

али 316 нерђајући челик (са молибденом) одговара или премашује чисти никл хлорид отпорност на ниже трошкове.

Да ли никл кородира у базенима слане воде?

Да-слане воде базени имају 3.000-5.000 ппм ЦЛ⁻, што може проузроковати питтинг у чистим никловима.

Користите Инцол 625 или 316 Нерђајући челик за компоненте базена (Нпр., мердевине, фитинги) Да бисте избегли корозију.

Како могу да очистим замрачила никал без оштећења?

Користите благи раствор топле воде и сапуна за јело, или паста соде и воде за бикарбону (довољно абразив да уклони тарнисх, довољно нежно да не огребају пасивни слој).

Избегавајте оштре хемикалије попут беливања, који растворају НИО.

Је никл који се користи у превентивним премазима од хрђе за челик?

Да-електролесса никла (униформа, дебела премаза) наноси се на челичне делове (Нпр., Аутомобилски вијци, Хидраулични цилиндри) да се спречи рђа.

Слој никла делује као баријера, и његов пасивни оксидни слој описује влагу.