Неліктен никель сирек тоттанады??

1. Кіріспе

Никель «сирек тот басады», өйткені ол жұқа түзуге бейім, сақтау, және көптеген қызмет жағдайларында қорғайтын баяу өсетін оксид/гидроксид беткі қабаты.

Бұл пассивті пленка - әдетте нанометрлік NiO / -Да(О д)₂ типті қабат — металдың сумен тікелей байланысын блоктау және иондық тасымалдауды баяулату арқылы металдың одан әрі еруін күрт төмендетеді..

Легирлеу, никель оксидінің түзілуі үшін өте тұрақты термодинамика, және салыстырмалы түрде баяу тотығу кинетикасы никельді және көптеген никельге бай қорытпаларды атмосфера мен сулы орталардың кең ауқымында коррозияға жоғары төзімді ету үшін біріктіреді..

Солай деді, никель иммунитетке ие емес: кейбір агрессивті орталарда және жоғары температурада ол коррозияға ұшырауы мүмкін, және ерекше орталар болған жағдайда арнайы қорытпалар немесе жабындар таңдалады.

2. «Тот» нені білдіреді

«Тот» - әдетте қабыршақтарға арналған жалпы сөз, кеуекті темір оксидтері (темір оксидоксидтері) темір немесе көміртекті болат су мен оттегінің қатысуымен коррозияға ұшырағанда пайда болады.

Тот әдетте білдіреді қорғаныш емес, негізгі металдың үздіксіз шабуылына мүмкіндік беретін көлемді коррозия өнімдері.

Инженерлер «Никель тот басады ма??» олар әдетте білдіреді: никель бірдей прогрессивті формадан өтеді, темір жасайтын өздігінен жылдамдататын коррозия?

Қысқа техникалық жауап: жоқ — никель бірдей қабыршақты түзбейді, темірден қорғайтын тот, өйткені никель одан әрі шабуылды шектейтін ықшам пассивті оксид құрайды. Бірақ никель бұл қорғаныс қабатын бұзатын немесе ерітетін жағдайларда коррозияға ұшырауы мүмкін.

3. Атомдық және электрондық себептер никель коррозияға қарсы тұрады

Атом деңгейінде, коррозияға төзімділігіне байланысты атомдар оттегімен қаншалықты күшті байланысады және бұл оксидтер қаншалықты тұрақты термодинамикалық және құрылымдық.

• Электрондық құрылым және байланыс. Никель – жартылай толтырылған 3D орбитальдары бар өтпелі металл. Бұл 3D электрондар никель оксидтері мен гидроксидтерін түзу үшін оттегімен байланысуға қатысады..
  Ni→NiO термодинамикасы (және байланысты оксидтер/гидроксидтер) салыстырмалы тұрақты және бейтарап суда жақсы ерімейтін оксид береді.
• Оксидтердің когезиясы және жинақылығы. NiO және типтік оксид/гидроксид қабаттарының кристалдық құрылымы жинақы және жабысқақ, салыстырмалы төмен кеуектілігімен.
  Бұл көптеген темір коррозиясына қарсы өнімдерге қарама-қайшы (E.Г., FeO·OH) олар кеуекті және электролиттің енуіне мүмкіндік береді.
• Төмен иондық қозғалғыштығы. Қорғаныс оксидінің тиімді болуы үшін, иондардың тасымалдануы (металл катиондары сыртқа немесе оттегі/су ішке қарай) фильм арқылы баяу болуы керек.
  Никель оксидтері қоршаған орта температурасында жеткілікті төмен иондық өткізгіштікке ие, олардың өсуі өздігінен шектеледі және қорғаныш болады..

Тереңірек қойыңыз: никельдің химиясы а-ның түзілуін қолдайды орық, сақтау, ерігіштігі төмен оксид көлемді емес, кеуекті коррозия өнімдері.

4. Ауысу: қорғаныс қабықшасының химиясы мен құрылымы

Жалпы ортада никельдің «сирек тот басудың» басты себебі - пассивация - өте жұқа қабаттың өздігінен пайда болуы. (нанометр – микрометр), қалаң, және металл бетіндегі жабысқақ оксид/гидроксид қабаты одан әрі реакцияны күрт төмендетеді.

Никельді пассивациялау туралы негізгі ойлар:

• Өнімді. Пассивті пленка әдетте никельден тұрады(Ii) оксид/гидроксид түрлері (Нио және Н.(О д)₂) және рН және тотығу-тотықсыздану потенциалына байланысты аралас валентті оксидтерді немесе гидроксидтерді қамтуы мүмкін.
• Өзін-өзі емдеу. Егер пленка механикалық зақымдалған болса немесе жергілікті түрде жойылса, жылдам реформация оттегі немесе тотықтырғыш түрлердің қатысуымен жүреді, қорғауды қалпына келтіру.
• Адгезия және тығыздық. Қабыршақтан айырмашылығы, қорғанышсыз темір оксидтері (Fe₂O₃/FeOOH) олар болаттан өсіп, шашылады, никель оксидінің қабаты ықшам және субстратпен тығыз байланысқан, бұл оны оттегі мен иондардың одан әрі енуіне қарсы тиімді диффузиялық тосқауыл етеді.
• Термодинамикалық тұрақтылық. Термодинамикалық тұрақтылық облыстары (Pourbaix диаграммаларында көрсетілген) рН мен потенциалды никельдің кең диапазонында Ni²⁺ ретінде ерімей, пассивті оксидті қолдайтынын көрсетіңіз..
  Бұл терезе никельдің көптеген сулы орталарда коррозияға неге қарсы тұратынын түсіндіреді.

5. Тотығуды баяулататын кинетика және физикалық қасиеттер

Термодинамикалық қолайлылықтан тыс, кинетикалық факторлар коррозияны шектейді:

• Жіңішкенің тез қалыптасуы, қорғаныш пленкасы. Бастапқы оксид тез түзіледі, содан кейін өсу өздігінен шектеледі, өйткені оксид арқылы иондық түрлердің диффузиясы баяу.
• Ақаудың төмен тығыздығы. Тығыз оксидті пленка оттегі мен металл иондары үшін аз диффузиялық жолдарды ұсынады.; баяу иондардың тасымалдануы коррозия тогын төмендетеді.
• Беттік өңдеу және металлургия. Тегіс, нығайтылған немесе жалатылған никель беттерінде дөрекі беттермен салыстырғанда локализацияланған шабуылдың басталу орындары аз болады., кеуекті беттер.
  Механикалық жылтырату, электрсіз немесе электролиттік қаптау бет ақауларын азайту арқылы коррозияға төзімділікті жақсарта алады.

6. Легірлеудің рөлі, жабындар және микроқұрылым

Таза никель қазірдің өзінде пассивтенеді, бірақ инженерлік тәжірибеде никель әдетте легирлеуші ​​элемент ретінде немесе беткі жабын ретінде қолданылады; бұл қолдану коррозияға төзімділікті одан әрі арттырады.

• Никель қорытпалары. Monel сияқты материалдар, Инконел және Хастелло (Никель негізіндегі қорытпалар) никельді хроммен біріктіреді, молибден, мыс және басқа элементтер.
  Хром мен молибден пассивті пленканың тұрақтылығы мен жөндеуге қабілеттілігін арттырады және шұңқырға төзімділікті арттырады., жарықшақтардың коррозиясы және қалпына келтіретін қышқылдар.
• Электрсіз және электрленген никель. Бұл жабындар үздіксіз қамтамасыз етеді, субстратты қоршаған ортадан оқшаулайтын және жиі жақсы адгезиясы мен біркелкі қалыңдығы бар тығыз тосқауыл.
• Микроқұрылым. Астық мөлшері, тұнбалар мен екінші фазалық бөлшектер жергілікті электрохимияға әсер етеді.
  Зиянды екінші фазалары жоқ біртекті қатты ерітінділер локализацияланған коррозияға ықпал ететін микро гальваникалық элементтерді азайтады..

7. Қоршаған ортаның шекаралары - никель тот басатын жерде

Никельдің пассивтілігінің шегі бар. Пассивті пленкаға нұқсан келтіретін шарттарды түсіну никельдің қашан тоттанатынын түсіндіреді:

• Хлоридті шабуыл және шұңқырлар. Хлоридтердің жоғары концентрациясы (E.Г., теңіз суы немесе тұзды ерітінділер) пассивті пленкаларды тұрақсыздандыруы және локализацияланған шұңқырлар немесе жарықтар коррозиясын тудыруы мүмкін, әсіресе жоғары температурада.
  Кейбір никель қорытпалары хром мен молибденге байланысты таза никельге қарағанда жақсы шұңқырға төзімді..
• Күшті қалпына келтіретін қышқылдар. Белгілі бір төмендететін қышқыл орталар (E.Г., тұз қышқылы, белгілі бір концентрациялар мен температураларда күкірт қышқылы) никельдің белсенді еруіне ықпал ете алады.
• Жоғары температура және тотықтырғыш жағдайлар. Жоғары температура оксид қасиеттерін өзгертеді және пленкалар арқылы диффузияны жеделдетуі мүмкін, кейбір тотықтырғыш атмосферада немесе балқытылған тұздарда жоғары коррозия жылдамдығын қамтамасыз етеді.
• Сілтілік хлоридті орта және микробиологиялық әсер ететін коррозия. Біріктірілген химиялық және биологиялық факторлар пассивті пленкаға шабуыл жасайтын микроорталарды жасай алады.
• Өте асыл материалдарға немесе ерекше дизайн геометрияларына гальваникалық муфта шектеулі жағдайларда жергілікті анодтық/катодтық учаскелер жасай алады.

8. Сәтсіздік режимдері және азайту стратегиялары

Никель және никель қорытпалары үшін жалпы ақаулық режимдері шұңқырды қамтиды, Сынықтар коррозиясы, түйіршік аралық шабуыл және стресс-көмекші коррозия. Салдарларды азайту стратегиялары практикалық және жобалау мен техникалық қызмет көрсетуде қолданылады:

• Материалдық таңдау. Сәйкес никель қорытпасын таңдаңыз (E.Г., тотықтырғыш орта үшін никель-хром, хлоридтерге төзімділік үшін никель-молибден) қызмет көрсету шарттарына сәйкес келеді.
• Беттік емдеу. Электрсіз никель, Никельмен қаптау, пассивация процедуралары және жылтырату инициация орындарын азайтады және пленка біркелкілігін жақсартады.
• Дизайн бөлшектері. Жарықтардан аулақ болыңыз, тығыз буындар, және тоқырау аймақтары; дренажды және тексеру үшін қолжетімділікті қамтамасыз етіңіз.
• Катодтық қорғаныс және құрбандық анодтары. Никель көп металды жинақтың бөлігі болып табылатын кейбір жүйелерде, әсерленген ток немесе құрбандық анодтары неғұрлым белсенді металдарды қорғайды.
  Ескерту: никель неғұрлым асыл болса, ол құрбандық анодтарынан пайда көрмейді.
• Қоршаған ортаны бақылау және ингибиторлар. Хлорид деңгейін бақылау, Оттегі мөлшері, және коррозия ингибиторларын қолдану пассивтілікті сақтай алады.
• Тұрақты тексеру. Локализацияланған шабуылдың ерте белгілерін бақылаңыз және таралмас бұрын оны жойыңыз.

9. Никельдің коррозияға қарсы әрекетін пайдаланатын өнеркәсіптік қолданулар

Өйткені никель қорғаныс қабықшаларын қалыптастырады және берік қорытпалар береді, ол кеңінен қолданылады:

• Никельмен қаптау және гальваника: никель кен орындары тартымды қалыптасады, болат және басқа негіздерде коррозияға төзімді беттер (сәндік және функционалды әрлеуде қолданылады).
• Никельді негізді қорытпалар (Жұқпалы, Гастеля, Моник): химиялық зауыттарда қолданылады, газ турбиналары, коррозияға төзімділік пен жоғары температуралық өнімділік талап етілетін жылу алмастырғыштар мен теңіз орталары.
• Монета, тот баспайтын бекіткіштер мен электроника: никель және никель қорытпалары төзімділік пен коррозияға төзімділік үшін қолданылады.
• Батареялар және электрохимия: никель гидроксиді және никель оксидтері белсенді аккумулятор электродтары болып табылады (Ni – MH, Ni–Cd, ни негізіндегі катодтар).
• Катализ және арнайы химиялық өңдеу: никель беттері мен қорытпалары қарапайым катализаторлар және катализатор тіректер болып табылады.

Дизайнерлер қолдану үшін никель немесе никельге бай қорытпаларды таңдайды пассивті мінез-құлық, тұрақтылық, және болжамды коррозия жылдамдығы басымдықтар.

10. Ұқсас материалдармен салыстыру

11. Қорытынды

Никель «сирек тот басады», өйткені ол өзінің электрохимиялық асылдығын тығыз түзу қабілетімен біріктіреді., жабысатын пассивті оксид/гидроксидті қабықша, ол өзін-өзі шектейді және өздігінен жазылады.

Легірлеу және бетті өңдеу қауіпсіз қызмет көрсету терезесін одан әрі кеңейтеді. Дегенмен, никельдің пассивтілігінің белгілі шегі бар - хлоридтер, кейбір қышқылдар, жоғары температура және нашар дизайн коррозияға төзімділікті жеңе алады.

Термодинамика туралы түсінік (тұрақтылық домендері), кинетика (пленканы қалыптастыру және тасымалдау), металлургия (микроқұрылым және легірлеу) және қоршаған орта (химия, температура, механика) өнімділікті болжау және сенімді жобалау үшін маңызды, ұзақ өмір сүретін компоненттер.

 

ЖҚС

Никель коррозияға толықтай қарсы?

Жоқ. Никель пассивацияға байланысты көптеген орталарға төзімді, бірақ агрессивті химия (күшті комплекс түзетін қышқылдар, ыстық хлоридтер, белгілі бір сульфидті атмосфера) никельді немесе оның қорытпаларын коррозияға ұшыратуы мүмкін. Қорытпаны дұрыс таңдау маңызды.

Никельмен қаптау болатты қалай қорғайды?

Никельмен қаптау, ең алдымен, әрекет етеді бөгет коррозиялық агенттерге қарсы және, жүйеге байланысты, асыл ретінде (катодтық) беті.

Никель темірден де асыл; ол болатты құрбандықпен қорғамайды - егер жабын бұзылса, болат ашық жерде тот басуы мүмкін.

Никель мен тот баспайтын болаттан жасалған коррозияға төзімділіктің айырмашылығы неде?

Тот баспайтын болаттар Cr₂O₃ пассивті қабықшалар түзу үшін хром құрамына қатты сүйенеді.; никель мен никель қорытпалары NiO/Ni-ге сүйенеді(О д)₂ фильмдер және жиі Cr қамтиды, Қорғанысты күшейту үшін Mo немесе Cu.

Қорытпа дизайны қандай материалдың берілген ортада жақсы жұмыс істейтінін анықтайды.

Никельді теңіз суында қолдануға бола ма??

Кейбір никель қорытпалары (E.Г., Моник, кейбір Ni-Cu қорытпалары) теңіз суында жақсы жұмыс істейді. Басқалары азырақ қолайлы.

Теңіз суының ортасы күрделі (хлоридтер, оттегі, биология); теңіз суының өнімділігі көрсетілген қорытпаларды таңдаңыз.

Температура никельдің пассивациясына әсер ете ме??

Иә. Жоғары температура коррозиялық процестерді жеделдетуі мүмкін, оксидтердің ерігіштігін өзгертеді, және кейбір жағдайларда пассивті фильмдерді тұрақсыздандырады. Жоғары температурадағы қызмет көрсету шектеулері үшін қорытпа деректерін қараңыз.

Никельді тот басады?

Жоқ - темір сияқты емес. Никель «тот» түзбейді (болатқа тән қабыршақты темір оксиді). Орнына, никель жылдам жұқа дамиды, қалаң, жабысатын оксид/гидроксид пленкасы (әдетте NiO / -Да(О д)₂ және аралас оксидтер) бұл бетті пассивтендіреді және одан әрі коррозияны айтарлықтай баяулатады.

Солай деді, никель алады белгілі бір агрессивті жағдайларда коррозияға ұшырайды (хлоридтерге бай орталар, күшті қалпына келтіретін қышқылдар, Жоғары температура, т.б.).