“Nikel pas mı??"Kapsamlı, Önce kritik bir ayrımı açıklığa kavuşturuyoruz: Pas, demir oksit için ortak terimdir (Fe₂o₃ veya fe₃o₄), Demir ve demir içeren alaşımlara özel bir kırmızı-kahverengi korozyon ürünü.
Nikel, Saf formunda demir olmayan bir geçiş metali, pas oluşturamaz.
Fakat, Nikel Koroz Olabilir - İnce Geliştirme, koruyucu oksit tabakaları veya, zorlu ortamlarda, Nikel hidroksitler veya sülfitler gibi daha zararlı bileşikler.
1. Pas Vs. Korozyon: Nikel Neden Paslanamıyor
Temel soruyu çözmek için, Önce anahtar terimleri tanımlamalıyız:
- Pas: Hidratlanmış bir demir oksit (Örn., Feo(AH)Nh₂o) demir oksijen ve nem ile reaksiyona girdiğinde oluşur.
Gözenekli, lapa, ve daha fazla korozyona karşı hiçbir koruma sunmaz - bu nedenle ıslak ortamlarda kaplanmamış çelik paslar hızla. - Korozyon: Çevresi ile reaksiyonlar nedeniyle herhangi bir metalin elektrokimyasal bozulması.
Nikel gibi demir olmayan metaller için, Korozyon oksitler üretir, hidroksitler, veya koruyucu olabilecek tuzlar (pasif) veya yıkıcı.
Saf nikel (≥ 99.0%) demir içermiyor, bu yüzden demir oksit oluşturamaz (pas). Yerine,
Nikelin korozyon ürünleri öncelikle nikel oksit (Nio), nikel hidroksit (İçinde(AH)₂), veya nikel karbonat (Nico₃)- pastan çok farklı davranan.
2. Nikelin korozyon direnci: Pasif oksit tabakası
Nikelin korozyon direnci konusundaki itibarı, ince, Yapışık pasif oksit tabakası yüzeyinde - çevre ile daha fazla reaksiyonu engelleyen bir elektrokimyasal bariyer.
İşte bu süreç nasıl çalışır:
Pasif katmanın oluşumu
Oksijene maruz kaldığında (hava, su, veya oksitleyici ortamlar), Nikel hızlı bir reaksiyona uğrar: 2+ O2 → 2nio
Bu Nio katmanı sadece 2–5 nanometre (NM) kalın (1 nm = 10⁻⁹ metre)- Çıplak gözle görülmez - ancak yoğun paketlenmiş ve kimyasal olarak istikrarlı.
Gözenekli pasın aksine, Nio tabakası nikel yüzeyine sıkıca yapışır, Oksijen ve nemin altta yatan metale ulaşmasını önlemek.
Sulu ortamlarda (Örn., su, deniz suyu), katman dahil etmek için gelişir nikel hidroksit (İçinde(AH)₂) Ve, gazlı ortamlarda, nikel karbonat (Nico₃)- her ikisi de pasif bariyeri güçlendirir.
Pasif katmanın stabilitesi
Nio katmanı, çok çeşitli koşullarda sabit kalır:
- pH aralığı: Nötr olarak etkili (pH 6-8) ve biraz alkalin (PH 8-12) Ortamlar.
Hafif asitlerde (Örn., 5% asetik asit), katman yavaşça çözülür, Ama güçlü asitlerde (Örn., 37% hidroklorik asit), Tamamen bozulur. - Sıcaklık: Havada ~ 600 ° C'ye kadar kararlı. Bunun üstünde, Nio kalınlaşır ve gözenekli olur, koruyucu yeteneğini azaltmak (Örn., 800 ° C'de, Nikel ~ 0.1 mm/yılda aşındırır, VS. <0.001 oda sıcaklığında mm/yıl).
- Oksijen mevcudiyeti: Bakım için minimal oksijen gerektirir - durgun suda bile, Katman devam ediyor, Nikeli batık uygulamalar için uygun hale getirmek (Örn., deniz bileşenleri).
Saf nikel korozyon oranları
| Çevre | Korozyon oranı | Notalar |
| Kentsel atmosfer | <0.001 mm/yıl | İhmal edilebilir, >50-yıl ömrü |
| Deniz suyu (35,000 PPM Cl⁻) | 0.005–0.01 mm/yıl | Karbon çeliğinden çok daha düşük (0.5–1 mm/yıl) |
| Nötr tatlı su | <0.005 mm/yıl | Su arıtma ekipmanı için uygun |
3. Nikelin korozyon direncini azaltan faktörler
Nikel pasif oksit tabakası nedeniyle korozyona dayanıklı olmasına rağmen, Çevresel ve malzeme ile ilgili çeşitli faktörler bu korumayı tehlikeye atabilir.
Bu faktörleri anlamak, nikelin performansını tahmin etmek ve yerel veya hızlandırılmış korozyonu önlemek için çok önemlidir..
Klorür ve halid iyonları: Çukur ve çatlak korozyonu
Klorür iyonları (Cl⁻)- deniz suyunda, yol tuzu, ve Endüstriyel Brines - Nickel’in en büyük düşmanı.
Pasif Nio katmanına zayıf noktalarda nüfuz ederler (Örn., çizikler, tahıl sınırları) ve başlat çukur korozyonu: minik, Zamanla büyüyen yerelleştirilmiş delikler.
- Mekanizma: Klorürler, çözünür nikel klorür oluşturmak için nikel ile reaksiyona girer (Nicl₂), oksit tabakasını lokal olarak çözen.
Maruz kalan nikel daha sonra hızla aşınır, kadar küçük çukurlar yaratmak 10 μm çapında. - Risk faktörleri: Yüksek klorür konsantrasyonları (>1,000 ppm), yüksek sıcaklık (>50° C), ve durgun koşullar (Örn., cıvatalı nikel parçaları arasındaki çatlaklar).
- Veri: Deniz suyunda (35,000 PPM Cl⁻) 60 ° C'de, Saf nikelin korozyon oranı 0,05-0.1 mm/yıla sıçradı. (5–10 × oda sıcaklığından daha yüksek) Çukurluk nedeniyle.
Nikelde safsızlıklar: Pasif katmanı zayıflatmak
Ticari nikel (Örn., ASTM B162 Sınıf 200, 99.0% -99.5) demir gibi iz safsızlıkları içerir (Fe), sülfür (S), ve karbon (C)- bunların hepsi korozyon direncini azaltır:
- Ütü (Fe): Eşit 0.5% Fe, mikrogalvanik hücreler oluşturur (demir anot görevi görür, katot olarak nikel), Islak ortamlarda korozyonu hızlandırma.
Örneğin, nikel ile 1% FE'nin deniz suyu korozyon oranına sahiptir. 0.02 mm/yıl (iki katına çıkar 99.99% saf nikel). - Sülfür (S): Nikel sülfür oluşturur (NIS) Sülfidik ortamlarda (Örn., H₂s ile petrol ve gaz kuyusu), kırılgan ve çatlamaya eğilimli.
- Karbon (C): -Den >0.1% C, Nikel karbür oluşturur (Ni₃c), bu pasif tabakayı bozar ve çukur riskini artırır.
Ultra yüksek saflık nikel (99.99% İçinde) Bu sorunlardan kaçınıyor, Yarıiletken üretimi gibi kritik uygulamalar için ideal.
Güçlü asitler ve azalan ortamlar
Pasif Nio tabakası, güçlü azaltıcı asitlerde çözülür (Örn., hidroklorik asit, HCL) veya oksitleyici olmayan asitler (Örn., sülfürik asit, H₂so₄ > 20% konsantrasyon). Örneğin:
- İçinde 37% HCL (oda sıcaklığı), Saf nikel 1-2 mm/yılda aşındırır (hızlı bozulma, Pasif Katman Yok).
- Oksitleyici asitlerde (Örn., nitrik asit, Hno₃), katman güçlendirildi (nitrik asit bir oksitleyici görevi görür), Böylece nikel korozyona direnir (oran <0.01 mm/yıl 65% Hno₃).
4. Nikel alaşımları: Korozyon direncini arttıran
| Alaşım | Kompozisyon (Ana unsurlar) | Korozyon direnci avantajı | Deniz suyunda korozyon oranı (mm/yıl) | Tipik uygulamalar |
| Saf nikel (99.99%) | ≥ 99.99% | Genel atmosfere ve tatlı suya karşı mükemmel direnç | 0.005–0.01 | Elektronik, termokupllar, kimyasal gemiler |
| Moli 400 | 65% İçinde, 34% Cu, 1% Fe | Üstün direnç deniz suyu ve azalan asit (H₂so₄ <30%) | 0.002–0.005 | Deniz valfleri, pervane şaftları, ısı eşanjörleri |
| Mızmız 625 | 59% İçinde, 21.5% CR, 9% Mo | Olağanüstü Direniş klorürler, çatlak ve çukur korozyonu, 650 ° C'ye kadar kararlı | <0.001 | Açık deniz petrol kuleleri, kimyasal reaktörler, denizaltı boru hatları |
| 304 Paslanmaz çelik | 18% CR, 8% İçinde, 74% Fe | Hafif ortamlarda iyi korozyon direnci; Klorür açısından zengin ortamlarda çukurlaşmaya eğilimli | 0.01–0.02 | Mutfak aletleri, mimari döşeme |
| 316 Paslanmaz çelik | 16–18 CR, 10% -14'ü var, 2–3 mo, denge fe | Geliştirilmiş klorür direnci VS. 304 MO nedeniyle; Deniz ve kimyasal ortamlar için uygun | 0.005–0.01 | Deniz ekipmanı, kimyasal tanklar, kıyı mimarisi |
5. Ortak yanılgı: Nikel veya nikel kaplı öğelerde "pas"
İnsanlar genellikle pas için nikel korozyonunu karıştırıyorlar - orada gerçekten oluyor:
Yanlış kanı 1: "Nikel kaplamalı çeliğim paslanmış."
Hakikat: Pastan geliyor çelik ana metal, Nikel kaplama değil.
Nikel kaplama (5–50 μm kalınlığında) Bir bariyer olarak hareket ederek çeliği korur, Ancak kaplama çizilirse veya giyilirse, Çelik oksijene ve neme maruz kalır, Pas Oluşturma.
Bunu önlemek için, Nikel kaplama çelik genellikle berrak bir lake ile kaplanır veya düşük-nemli ortamlarda kullanılır.
Yanlış kanı 2: "Nikel kahverengiye dönüşüyor - bu pas değil?”
Hakikat: Nikelde kahverengi renk değişikliği kararmak, paslanmamış. Nikel havada kükürt bileşikleri ile reaksiyona girdiğinde oluşur (Örn., kirlilik veya doğal gazdan) nikel sülfür oluşturmak için (NIS) veya nikel karbonat (Nico₃).
Kararık incedir ve hafif bir aşındırıcı ile çıkarılabilir (Örn., karbonat), Pust'un aksine, bu yıkıcı.
"Duşumdaki nikel paslandı."
Hakikat: Duş suyu klorlar içerir (Musluk suyu tedavisinden) ve nem, hangi neden çukur korozyonu nikel üzerinde (paslanmamış).
Gördüğünüz küçük delikler veya beyaz lekeler nikel hidroksittir (İçinde(AH)₂), Demir oksit değil. Nikel-krom alaşımları kullanma (Örn., Mızmız) Duşlarda bunu önler.
6. Nikelin korozyon direncini test etmek: Endüstri standartları
Nikel ve alaşımlarının korozyon gereksinimlerini karşılamasını sağlamak için, Üreticiler standart testlere güveniyor:
Tuz Sprey Testi (ASTM B117)
Klorür açısından zengin ortamlara karşı direnci değerlendirir. Örnekler bir 5% 100-1.000 saat boyunca 35 ° C'de nakl sisi. Saf nikel için geçiş kriterleri: Sonra çukur veya korozyon yok 500 saat.
Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS)
Nikel yüzeyine küçük bir AC voltajı uygulayarak pasif tabakanın bütünlüğünü ölçer.
Yüksek empedans (Mevcut akışa karşı direnç) Kararlı bir tabakayı gösterir - Pure Nickel tipik olarak bir empedansa sahiptir. >10⁶ Ohm · nötr suda cm².
Kilo verme testi (ASTM G1)
Korozif bir ortama maruz kalmadan önce ve sonra bir nikel örneğini tartarak korozyon oranını ölçer. Deniz suyunda saf nikel için, Kilo kaybı olmalı <0.01 G/m²/gün.
7. Nikel alaşımının endüstriyel uygulamaları
Nikel’in paslanamaması ve güçlü korozyon direncini kilit sektörlerde yeri doldurulamaz hale getirir:
Deniz mühendisliği
Moli 400 ve inconel 625 gemi pervaneleri için kullanılır, Offshore platform bileşenleri, ve deniz suyu pompaları - klorür çukuruna ve deniz suyu korozyonuna karşı dirençlerinin 20-30 yıllık hizmet sağladığı yer (VS. 5–10 yıl çelik).
Kimyasal işleme
Nikel alaşımları, sülfürik asit gibi agresif kimyasalları işler (Moli 400) ve hidroklorik asit (Hastelloy C-276, Nikel-molibden alaşımı).
Örneğin, Hastelloy C-276'nın korozyon oranına sahiptir. <0.01 mm/yıl 20% 60 ° C'de HCL - saf nikelden daha iyi FAR.
Elektronik
Ultra saf nikel (99.99%) yarı iletken gofretlerde ve pil terminallerinde kullanılır, Zarfsız yüzeylerin ve hafif asitlere karşı direnç (Örn., Temizlik Çözümleri) eleştirel.
Mimarlık
Nikel-krom alaşımları (Örn., Mızmız 600) cepheler ve anıtlar inşa etmek için kullanılır - gümüş görünümlerini onlarca yıl boyunca korurlar (Pas Yok, Minimal Lednik) ve kentsel kirliliğe dayanmak.
8. Çözüm: Nikel paslanmıyor, Ama korodayabilir
Nikel Asla Paslama, Çünkü pas demir oksittir ve nikelin demir yoktur. Doğal oksit tabakası onu çoğu korozyondan korur, Normal koşullarda çelikten çok daha dayanıklı tutmak.
Ama nikel Korrode olabilir Belirli durumlarda: klorür açısından zengin su, Metaldeki safsızlıklar, veya güçlü asitler koruyucu katmanına zarar verebilir.
Nikeli alaşımla metallerle krom, molibden, veya bakır, Mühendisler gibi alaşımlar yaratır Mızmız Ve Moli, sert kimyasallara direnen, yüksek sıcaklık, ve deniz suyu.
SSS
Nikel kaplı ürünler şimdiye kadar paslanmış olabilir mi?
Hayır - Nikel kaplama bir bariyerdir, Ama hasar görürse, altta yatan metal (genellikle çelik) paslanacak.
"Pas geçirmez" nikel kaplı öğeler için, Bir dubleks kaplama kullanın (nikel + krom) veya bir nikel alaşım taban malzemesi seçin (Örn., Moli) Çelik yerine.
Nikel paslanmaz çelikten daha korozyona dayanıklıdır?
Paslanmaz çelik sınıfına bağlıdır. Saf nikel, deniz suyuna göre daha dirençlidir. 304 paslanmaz çelik (Çukurlaşmaya eğilimli),
Ancak 316 paslanmaz çelik (molibden ile) Saf nikelin klorür direncini daha düşük bir maliyetle eşleştirir veya aşar.
Tuzlu su havuzlarında nikel aşındırır mı?
Evet - Salt su havuzlarının 3.000-5.000 ppm Cl⁻ var, saf nikelde çukurlaşmaya neden olabilir.
Inconel'i kullanın 625 veya 316 Havuz bileşenleri için paslanmaz çelik (Örn., merdivenler, bağlantı parçaları) korozyonu önlemek için.
Zarar vermeden kararmış nikeli nasıl temizleyebilirim?
Hafif bir ılık su ve bulaşık sabunu kullanın, veya kabartma tozu ve su macunu (Kararık çıkaracak kadar aşındırıcı, pasif katmanı çizemeyecek kadar nazik).
Bleach gibi sert kimyasallardan kaçının, nio çözünür.
Çelik için pas önleyici kaplamalarda nikel kullanılır mı?
Evet - Elektriksiz Nikel Kaplama (üniforma, kalın kaplama) çelik parçalara uygulanır (Örn., otomotiv cıvataları, hidrolik silindirler) pas önlemek için.
Nikel tabakası bir bariyer görevi görür, ve pasif oksit tabakası neme direnir.
