금속의 내식성

내식성이란 무엇입니까?

부식에 저항하는 금속의 능력을 내식성이라고 합니다. 이 능력은 특정 조건에서 부식 속도에 의해 결정됩니다. 양적 및 정성적 특성은 부식 정도를 평가하는 데 사용됩니다.

질적 특성은 다음과 같습니다.

• 금속 표면의 외관 변경;

• 금속의 미세 구조 변화.

정량적 특성은 다음과 같습니다.

• 부식의 첫 번째 초점이 나타나기 전 시간;

• 일정 기간 동안 형성된 부식 초점의 수;

• 단위 시간당 금속 희석;

• 단위 시간당 단위 면적당 금속의 질량 변화;

• 단위 시간당 단위 표면당 부식 동안 흡수되거나 방출된 가스의 양;

• 주어진 부식 속도에 대한 전류 밀도;

• 일정 기간 동안 속성의 변화(기계적 속성, 반사율, 전기 저항).

다른 금속은 부식에 대한 저항이 다릅니다.내 부식성을 높이기 위해 강철 합금, 크롬 도금, 알루미늄 도금, 니켈 도금, 도장, 아연 코팅, 패시베이션 등의 특수 방법이 사용됩니다.

철과 강철

산소와 순수한 물이 있으면 철이 빠르게 부식되고 반응은 다음 공식에 따라 진행됩니다.

부식 과정에서 느슨한 녹 층이 금속을 덮고 있으며이 층은 더 이상의 파괴로부터 금속을 보호하지 않으며 금속이 완전히 파괴 될 때까지 부식이 계속됩니다. 철의 더 활발한 부식은 소금 용액에 의해 발생합니다. 공기 중에 염화암모늄(NH4Cl)이 조금이라도 있으면 부식 과정이 훨씬 빨라집니다. 약한 염산(HCl) 용액에서도 반응이 활발하게 진행됩니다.

농도가 50%를 초과하는 질산(HNO3)은 금속의 부동태화로 이어집니다. 깨지기 쉽지만 보호층으로 덮이게 됩니다. 기화된 질산은 철분에 안전합니다.

농도가 70% 이상인 황산(H2SO4)은 철을 부동태화하고 강철 등급 St3가 40°C의 온도에서 90% 황산에 저장되면 이러한 조건에서 부식 속도는 연간 140미크론을 초과하지 않습니다. 온도가 90 ° C이면 부식이 10 배 더 빠른 속도로 계속됩니다. 철 농도가 50%인 황산은 용해됩니다.

인산(H3PO4)은 철을 부식시키지 않으며 알칼리성 용액, 암모니아수, 건조한 Br2 및 Cl2와 같은 무수 유기 용매도 부식하지 않습니다.

물에 1000분의 1의 크롬산나트륨을 첨가하면 헥사메타인산나트륨과 같이 우수한 철 부식 억제제가 됩니다. 그러나 염소 이온(Cl-)은 철의 보호막을 제거하여 부식을 증가시킵니다.철은 기술적으로 순수하고 약 0.16%의 불순물을 포함하며 부식에 매우 강합니다.

중합금강 및 저합금강

저합금 및 중간합금강에 크롬, 니켈 또는 구리를 합금 첨가하면 물과 대기 부식에 대한 저항성이 증가합니다. 크롬이 많을수록 강철의 내산화성이 높아집니다. 그러나 크롬이 12% 미만이면 화학적 활성 매체가 이러한 강철에 파괴적인 영향을 미칩니다.

고합금강

고합금강에서는 합금 성분이 10% 이상입니다. 강철에 12 ~ 18%의 크롬이 포함되어 있으면 이러한 강철은 음식과 함께 거의 모든 유기산과의 접촉을 견딜 수 있으며 질산(HNO3), 염기 및 많은 염 용액에 내성이 있습니다. 25% 포름산(CH2O2)에서 고합금강은 연간 약 2mm의 속도로 부식됩니다. 그러나 강력한 환원제, 염산, 염화물 및 할로겐은 고합금강을 파괴합니다.

8~11%의 니켈과 17~19%의 크롬을 포함하는 스테인리스강은 고크롬강 단독보다 부식에 더 강합니다.이러한 강은 크롬산이나 질산과 같은 산성 산화 매체와 강알칼리를 견딥니다.

첨가제로서의 니켈은 비산화 환경, 대기 요인에 대한 강철의 저항성을 증가시킵니다. 그러나 환경은 할로겐 이온으로 산성, 환원성 및 산성입니다. 결과적으로 강철은 산에 대한 내성을 잃을 것입니다.

몰리브덴이 1~4% 첨가된 스테인리스강은 크롬-니켈강보다 내식성이 더 높습니다.몰리브덴은 황산 및 황산, 유기산, 해수 및 할로겐화물에 대한 내성을 제공합니다.

소위 철-실리콘 주조라고 불리는 페로실리콘(실리콘 13~17%가 첨가된 철)은 SiO2 산화막의 존재로 인해 내식성을 가지며 황산, 질산, 크롬산 모두 파괴할 수 없습니다. 그들은 이 보호막을 강화할 뿐입니다. 그러나 염산(HCl)은 페로실리콘을 쉽게 부식시킵니다.

니켈 합금 및 순수 니켈

니켈은 탄산염, 아세테이트, 염화물, 질산염 및 황산염과 같은 알칼리성 및 중성 염에 대한 깨끗한 염수에 대한 대기 및 실험실의 많은 요인에 내성이 있습니다. 비산소 및 비고온 유기산은 최대 60% 농도의 끓는 농축 알칼리성 수산화칼륨(KOH)뿐만 아니라 니켈에 해를 끼치지 않습니다.

부식은 환원 및 산화 매질, 산화 알칼리성 또는 산성 염, 질소와 같은 산 산화, 습한 기체 할로겐, 질소 산화물 및 이산화황에 의해 발생합니다.

모넬 금속(최대 67% 니켈 및 최대 38% 구리)은 순수 니켈보다 내산성이 높지만 강한 산화성 산의 작용을 견디지 못합니다. 상당한 양의 염 용액에 대해 유기산에 대한 상당히 높은 저항성이 다릅니다. 대기 및 물 부식은 모넬 금속을 위협하지 않습니다. 불소도 그에게 안전합니다. 모넬 금속은 백금과 같이 끓는 40% 불화수소(HF)를 안전하게 견딥니다.

알루미늄 합금 및 순수 알루미늄

알루미늄의 보호 산화막은 일반 산화제, 아세트산, 불소, 대기 단독 및 상당한 양의 유기 액체에 대한 내성을 만듭니다.불순물이 0.5% 미만인 기술적으로 순수한 알루미늄은 과산화수소(H2O2)의 작용에 매우 강합니다.

강하게 환원되는 환경에서 부식성 염기의 작용에 의해 파괴됩니다. 묽은 황산과 발연 황산은 알루미늄에 해롭지 않지만 중간 강도의 황산은 뜨거운 질산과 마찬가지로 알루미늄을 파괴합니다.

염산은 알루미늄의 보호 산화막을 파괴할 수 있습니다. 알루미늄과 수은 또는 수은염의 접촉은 전자에 대해 파괴적입니다.

순수한 알루미늄은 예를 들어 부식에 덜 강한 두랄루민 합금(최대 5.5% 구리, 0.5% 마그네슘 및 최대 1% 망간 포함)보다 부식에 더 강합니다. 실루민(실리콘 11~14% 첨가)이 이와 관련하여 더 안정적입니다.

구리 합금 및 순수 구리

순수한 구리와 그 합금은 바닷물이나 공기 중에서 부식되지 않습니다. 구리는 부식을 두려워하지 않습니다. 희석 염기, 건조 NH3, 중성 염, 건조 가스 및 대부분의 유기 용매.

구리를 많이 포함하는 청동과 같은 합금은 상온(25°C)에서 산, 냉농축 또는 고온 묽은 황산 또는 농축 또는 묽은 염산에 대한 노출을 견딥니다.

산소가 없으면 구리는 유기산과 접촉해도 부식되지 않습니다. 불소도 건조 불화수소도 구리에 파괴적인 영향을 미치지 않습니다.

그러나 구리 합금과 순수 구리는 산소가 존재하고 습한 NH3, 일부 산성 염, 아세틸렌, CO2, Cl2, SO2와 같은 습한 가스와 접촉할 경우 다양한 산에 의해 부식됩니다. 구리는 수은과 쉽게 상호 작용합니다.황동(아연 및 구리)은 내부식성이 높지 않습니다.

여기에서 자세한 내용 확인 — 전기 공학 분야의 구리 및 알루미늄

순수한 아연

깨끗한 공기와 마찬가지로 깨끗한 물은 아연을 부식시키지 않습니다. 그러나 물이나 공기 중에 염분, 이산화탄소 또는 암모니아가 있으면 아연 부식이 시작됩니다. 아연은 염기에, 특히 질산(HNO3)에 빠르게, 염산 및 황산에 더 천천히 용해됩니다.

유기 용제 및 석유 제품은 일반적으로 아연에 대한 부식 효과가 없지만 예를 들어 갈라진 휘발유와 같이 장기간 접촉하면 휘발유가 공기 중에서 산화되면서 휘발유의 산도가 증가하고 아연의 부식이 시작됩니다.

순수한 납

물과 대기 부식에 대한 납의 높은 저항성은 잘 알려진 사실입니다. 부식되지 않는다 내가 이끌다 그리고 토양에있을 때. 그러나 물에 많은 양의 이산화탄소가 포함되어 있으면 중탄산 납이 형성되어 이미 용해되는 납이 용해됩니다.

일반적으로 납은 중성 용액에 매우 강하고 알칼리성 용액과 일부 산(황산, 인산, 크롬산 및 황산)에 대해 중간 정도의 내성을 가지고 있습니다. 25 ° C의 온도에서 농축 황산 (98 %부터)을 사용하면 납이 천천히 용해 될 수 있습니다.

48% 농도의 불화수소는 가열하면 납을 용해합니다. 납은 포름산 및 아세트산과 함께 염산 및 질산과 강하게 반응합니다. 황산은 납을 약간 용해되는 염화납(PbCl2) 층으로 덮고 더 이상 용해되지 않습니다. 진한 질산에서 납도 소금 층으로 코팅되지만 묽은 질산은 납을 용해합니다. 염화물, 탄산염 및 황산염은 납에 대해 공격적이지 않은 반면 질산염 용액은 그 반대입니다.

순수 티타늄

우수한 내식성은 티타늄의 특징입니다.강한 산화제에 의해 산화되지 않으며 염 용액, FeCl3 등에 견딥니다. 농축 된 무기산은 부식을 일으키지 만 65 % 미만의 농도로 끓는 질산, 최대 5 %의 황산, 최대 5 %의 염산은 티타늄 부식을 일으키지 않습니다. 염기, 알칼리성 염 및 유기산에 대한 일반적인 내식성은 티타늄을 다른 금속과 구별합니다.

순수한 지르코늄

지르코늄은 티타늄보다 황산 및 염산에 더 강하지만 아쿠아레지아 및 습식 염소에 대한 저항력은 낮습니다. 대부분의 염기와 산에 대한 내화학성이 높고 과산화수소(H2O2)에 대한 내성이 있습니다.

특정 염화물, 비등 농축 염산, 왕수(농축 질산 HNO3(65-68wt.%)와 식염수 HCl(32-35wt.%)의 혼합물, 고온 농축 황산 및 발연 질산 원인 부식과 관련하여 이것은 소수성과 같은 지르코늄의 특성입니다. 즉, 이 금속은 물이나 수용액에 젖지 않습니다.

순수 탄탈륨

탄탈룸의 우수한 내화학성은 유리와 비슷합니다. 고밀도 산화막은 염소, 브롬, 요오드의 작용으로부터 최대 150 ° C의 온도에서 금속을 보호합니다. 정상적인 조건에서 대부분의 산은 탄탈륨에 작용하지 않으며, 아쿠아레지아와 농축 질산도 부식을 일으키지 않습니다. 알칼리성 용액은 탄탈륨에 실질적으로 영향을 미치지 않지만 불화수소에 작용하고 농축된 고온 알칼리 용액을 사용하고 탄탈륨을 용해하기 위해 알칼리성 용융물을 사용합니다.