Resistenza alla corrosione dei metalli

Cos'è la resistenza alla corrosione?

La capacità di un metallo di resistere alla corrosione è chiamata resistenza alla corrosione. Questa capacità è determinata dal tasso di corrosione in determinate condizioni. Le caratteristiche quantitative e qualitative sono utilizzate per valutare il grado di corrosione.

Le caratteristiche qualitative sono:

• cambiare l'aspetto della superficie metallica;

• cambiamento nella microstruttura del metallo.

Le caratteristiche quantitative sono:

• tempo prima della comparsa del primo focolaio di corrosione;

• il numero di focolai di corrosione formati in un certo periodo di tempo;

• assottigliamento del metallo per unità di tempo;

• variazione di massa del metallo per unità di area per unità di tempo;

• il volume di gas assorbito o rilasciato durante la corrosione per unità di superficie per unità di tempo;

• densità di corrente elettrica per un dato tasso di corrosione;

• cambiamento di proprietà nel tempo (proprietà meccaniche, riflettività, resistenza elettrica).

Diversi metalli hanno diversa resistenza alla corrosione.Per aumentare la resistenza alla corrosione vengono utilizzati metodi speciali: lega per acciaio, cromatura, alluminizzazione, nichelatura, verniciatura, zincatura, passivazione, ecc.

Ferro e acciaio

In presenza di ossigeno e acqua pura, il ferro si corrode rapidamente, la reazione procede secondo la formula:

Nel processo di corrosione, uno strato sciolto di ruggine copre il metallo e questo strato non lo protegge affatto da ulteriori distruzioni, la corrosione continua fino a quando il metallo non viene completamente distrutto. La corrosione più attiva del ferro è causata dalle soluzioni saline: se nell'aria è presente anche un po' di cloruro di ammonio (NH4Cl), il processo di corrosione andrà molto più veloce. In una soluzione debole di acido cloridrico (HCl), anche la reazione procederà attivamente.

L'acido nitrico (HNO3) in una concentrazione superiore al 50% porterà alla passivazione del metallo - sarà ricoperto da uno strato protettivo, anche se fragile. L'acido nitrico vaporizzato è sicuro per il ferro.

L'acido solforico (H2SO4) in una concentrazione superiore al 70% passiva il ferro e se la classe di acciaio St3 viene conservata in acido solforico al 90% a una temperatura di 40 ° C, in queste condizioni il tasso di corrosione non supererà i 140 micron all'anno. Se la temperatura è di 90 °C, la corrosione continuerà a una velocità 10 volte superiore. L'acido solforico con una concentrazione di ferro del 50% si dissolverà.

L'acido fosforico (H3PO4) non corrode il ferro, né i solventi organici anidri come soluzioni alcaline, ammoniaca acquosa, Br2 e Cl2 secchi.

Se aggiungi un millesimo di cromato di sodio all'acqua, diventerà un eccellente inibitore della corrosione del ferro, come l'esametafosfato di sodio. Ma gli ioni cloro (Cl-) rimuovono la pellicola protettiva dal ferro e aumentano la corrosione.Il ferro è tecnicamente puro, contiene circa lo 0,16% di impurità ed è altamente resistente alla corrosione.

Acciai medio legati e bassolegati

Aggiunte leganti di cromo, nichel o rame negli acciai bassolegati e mediamente legati ne aumentano la resistenza all'acqua e alla corrosione atmosferica. Maggiore è la quantità di cromo, maggiore è la resistenza all'ossidazione dell'acciaio. Ma se il cromo è inferiore al 12%, i mezzi chimicamente attivi avranno un effetto distruttivo su tale acciaio.

Acciai altolegati

Negli acciai altolegati i componenti di lega sono superiori al 10%. Se l'acciaio contiene dal 12 al 18% di cromo, tale acciaio resisterà al contatto con quasi tutti gli acidi organici, con il cibo, sarà resistente all'acido nitrico (HNO3), alle basi, a molte soluzioni saline. In acido formico al 25% (CH2O2) l'acciaio altolegato si corroderà a una velocità di circa 2 mm all'anno. Tuttavia, agenti fortemente riducenti, acido cloridrico, cloruri e alogeni distruggono l'acciaio altolegato.

Gli acciai inossidabili che contengono dall'8 all'11% di nichel e dal 17 al 19% di cromo sono più resistenti alla corrosione rispetto ai soli acciai ad alto contenuto di cromo.Tali acciai resistono agli agenti ossidanti acidi, come l'acido cromico o l'acido nitrico, nonché alcalino forte.

Il nichel come additivo aumenterà la resistenza dell'acciaio agli ambienti non ossidanti, ai fattori atmosferici. Ma l'ambiente è acido, riducente e acido con ioni alogeni, distruggeranno lo strato di ossido passivante, di conseguenza l'acciaio perderà la sua resistenza agli acidi.

Gli acciai inossidabili con l'aggiunta di molibdeno in quantità dall'1 al 4% hanno una maggiore resistenza alla corrosione rispetto agli acciai al cromo-nichel.Il molibdeno darà resistenza all'acido solforico e solforico, agli acidi organici, all'acqua di mare e agli alogenuri.

Il ferrosilicio (ferro con un'aggiunta dal 13 al 17% di silicio), la cosiddetta colata ferro-silicio, ha una resistenza alla corrosione dovuta alla presenza di un film di ossido di SiO2 e che né gli acidi solforico, né nitrico, né cromico possono distruggere, rafforzano solo questo film protettivo. Ma l'acido cloridrico (HCl) corroderà facilmente il ferrosilicio.

Leghe di nichel e nichel puro

Il nichel è resistente a molti fattori, sia atmosferici che di laboratorio, all'acqua pulita e salata, ai sali alcalini e neutri come carbonati, acetati, cloruri, nitrati e solfati. Gli acidi organici non ossigenati e non caldi non danneggiano il nichel, così come l'idrossido di potassio alcalino concentrato bollente (KOH) in una concentrazione fino al 60%.

La corrosione è causata da mezzi riducenti e ossidanti, sali alcalini o acidi ossidanti, acidi ossidanti come azoto, alogeni gassosi umidi, ossidi di azoto e anidride solforosa.

Il monel metal (fino al 67% di nichel e fino al 38% di rame) è più resistente agli acidi del nichel puro, ma non resiste all'azione di forti acidi ossidanti. Differisce in una resistenza abbastanza elevata agli acidi organici, a una quantità significativa di soluzioni saline. La corrosione atmosferica e dell'acqua non minaccia il monel metal; anche il fluoruro è sicuro per lui. Il metallo Monel resisterà in modo sicuro al 40% di fluoruro di idrogeno bollente (HF) come il platino.

Leghe di alluminio e alluminio puro

La pellicola protettiva di ossido di alluminio lo rende resistente ai comuni ossidanti, all'acido acetico, al fluoro, alla sola atmosfera ea una quantità significativa di liquidi organici.L'alluminio tecnicamente puro, in cui le impurità sono inferiori allo 0,5%, è molto resistente all'azione del perossido di idrogeno (H2O2).

Viene distrutto dall'azione di basi caustiche in un ambiente fortemente riducente. L'acido solforico diluito e l'oleum non sono terribili per l'alluminio, ma l'acido solforico di media intensità lo distruggerà, così come l'acido nitrico caldo.

L'acido cloridrico può distruggere la pellicola protettiva di ossido di alluminio. Il contatto dell'alluminio con mercurio o sali di mercurio è distruttivo per il primo.

L'alluminio puro è più resistente alla corrosione rispetto, ad esempio, alla lega di duralluminio (in cui fino al 5,5% di rame, 0,5% di magnesio e fino all'1% di manganese), che è meno resistente alla corrosione. Il silumin (aggiungendo dall'11 al 14% di silicio) è più stabile a questo proposito.

Leghe di rame e rame puro

Il rame puro e le sue leghe non si corrodono in acqua salata o aria. Il rame non teme la corrosione: basi diluite, NH3 secco, sali neutri, gas secchi e la maggior parte dei solventi organici.

Le leghe come il bronzo, che contengono molto rame, resistono all'esposizione agli acidi, anche all'acido solforico concentrato o diluito a caldo, oppure all'acido cloridrico concentrato o diluito a temperatura ambiente (25°C).

In assenza di ossigeno, il rame non si corrode a contatto con acidi organici. Né il fluoro né l'acido fluoridrico secco hanno un effetto distruttivo sul rame.

Ma le leghe di rame e il rame puro sono corrose da vari acidi se è presente ossigeno, così come a contatto con NH3 umido, alcuni sali acidi, gas umidi come acetilene, CO2, Cl2, SO2. Il rame interagisce facilmente con il mercurio L'ottone (zinco e rame) non è molto resistente alla corrosione.

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Zinco puro

L'acqua pulita, come l'aria pulita, non corrode lo zinco. Ma se ci sono sali, anidride carbonica o ammoniaca nell'acqua o nell'aria, inizierà la corrosione dello zinco. Lo zinco si dissolve in basi, particolarmente rapidamente - in acido nitrico (HNO3), più lentamente - in acido cloridrico e solforico.

I solventi organici e i prodotti petroliferi generalmente non hanno effetti corrosivi sullo zinco, ma se il contatto è prolungato, ad esempio con benzina crackizzata, l'acidità della benzina aumenterà man mano che si ossida nell'aria e inizierà la corrosione dello zinco.

Piombo puro

L'elevata resistenza del piombo all'acqua e alla corrosione atmosferica è un fatto ben noto. Non si corrode conduco e quando nel terreno. Ma se l'acqua contiene molta anidride carbonica, il piombo si dissolverà in essa, poiché si forma il bicarbonato di piombo, che sarà già solubile.

In generale il piombo è molto resistente alle soluzioni neutre, moderatamente resistente alle soluzioni alcaline, nonché ad alcuni acidi: solforico, fosforico, cromico e solforico. Con acido solforico concentrato (dal 98%) a una temperatura di 25 ° C, il piombo può dissolversi lentamente.

Il fluoruro di idrogeno a una concentrazione del 48% dissolverà il piombo se riscaldato. Il piombo reagisce fortemente con gli acidi cloridrico e nitrico, con l'acido formico e acetico. L'acido solforico coprirà il piombo con uno strato leggermente solubile di cloruro di piombo (PbCl2) e l'ulteriore dissoluzione non procederà. Nell'acido nitrico concentrato, anche il piombo sarà ricoperto da uno strato di sale, ma l'acido nitrico diluito scioglierà il piombo. Cloruri, carbonati e solfati non sono aggressivi nei confronti del piombo, mentre le soluzioni di nitrato sono l'opposto.

Titanio puro

La buona resistenza alla corrosione è una caratteristica del titanio.Non è ossidato da forti ossidanti, resiste a soluzioni saline, FeCl3, ecc. Gli acidi minerali concentrati causeranno corrosione, ma anche l'acido nitrico bollente in una concentrazione inferiore al 65%, l'acido solforico - fino al 5%, l'acido cloridrico - fino al 5% - non causerà la corrosione del titanio. La normale resistenza alla corrosione di basi, sali alcalini e acidi organici distingue il titanio dagli altri metalli.

Zirconio puro

Lo zirconio è più resistente all'acido solforico e cloridrico rispetto al titanio, ma meno resistente all'acquaregia e al cloro umido. Ha un'elevata resistenza chimica alla maggior parte delle basi e degli acidi, resistente al perossido di idrogeno (H2O2).

L'azione di alcuni cloruri, acido cloridrico concentrato bollente, acqua regia (una miscela di HNO3 nitrico concentrato (65-68% in peso) e HCl salino (32-35% in peso), acido solforico concentrato caldo e acido nitrico fumante, causa Per quanto riguarda la corrosione, questa è una proprietà dello zirconio come l'idrofobicità, cioè questo metallo non viene bagnato né dall'acqua né dalle soluzioni acquose.

Puro tantalio

L'eccellente resistenza chimica del tantalio è simile al vetro. Il suo denso film di ossido protegge il metallo a temperature fino a 150 ° C dall'azione di cloro, bromo, iodio. La maggior parte degli acidi in condizioni normali non agisce sul tantalio, anche l'acquaregia e l'acido nitrico concentrato non provocano corrosione. Le soluzioni alcaline non hanno praticamente alcun effetto sul tantalio, ma su di esso agisce il fluoruro di idrogeno e vengono utilizzate soluzioni alcaline calde concentrate, per sciogliere il tantalio vengono utilizzate soluzioni alcaline.