Metaller neden paslanır?

Paslı bir çivi, paslı bir köprü veya sızan bir demir çit arasında ortak olan nedir? Neden demir yapılar ve demir ürünler genel olarak paslanır? Kendi başına pas nedir? Makalemizde bu sorulara cevap vermeye çalışacağız. Metallerin paslanmasının nedenlerini ve bu zararlı doğal fenomene karşı koruma yöntemlerini düşünün.

Pas nedenleri

Her şey metal madenciliği ile başlar. Sadece demir değil, örneğin, alüminyumve magnezyum başlangıçta cevher şeklinde çıkarılır. Alüminyum, manganez, demir, magnezyum cevherleri saf metaller içermez, ancak kimyasal bileşikleri: karbonatlar, oksitler, sülfitler, hidroksitler.

Bunlar karbon, oksijen, kükürt, su, vb. İçeren metallerin kimyasal bileşikleridir. Doğada bir, iki ve saf metaller vardır - platin, altın, gümüş - değerli metaller - serbest bir durumda metaller halinde oluşurlar ve kimyasal bileşiklerin oluşumu.

Bununla birlikte, çoğu metal doğal koşullar altında serbest değildir ve bunları başlangıç ​​bileşiklerinden ayırmak için cevherleri eritmek, böylece saf metalleri azaltmak gerekir.

Ancak metal içeren cevher eritme, metali saf halde alsak da, doğal olmaktan uzak, hala kararsız bir durumdur. Bu nedenle, normal çevre koşulları altında saf bir metal orijinal durumuna geri dönme, yani oksitlenme eğilimindedir ve bu metalin korozyonudur.

Bu nedenle, korozyon, çevre ile etkileşimlerinin koşulları altında oluşan metaller için doğal bir imha sürecidir. Özellikle, paslanma, su varlığında ilerleyen demir hidroksit Fe (OH) 3 oluşum sürecidir.

Ancak doğal gerçek, insanların elimize alıştığımız atmosferdeki oksidasyon reaksiyonunun çok hızlı olmadığı, çok düşük bir hızda gittiği için köprüler ve uçaklar anında çökmez ve kaplar zencefil tozunda gözümüzün önünde parçalanmaz. Ek olarak, korozyon prensipte bazı geleneksel numaralara başvurarak yavaşlatılabilir.

Örneğin, paslanmaz çelik paslanmaz, oksidasyona eğilimli demirden oluşmasına rağmen, yine de kırmızı hidroksit ile kaplanmaz. Ve buradaki şey, paslanmaz çeliğin saf demir değil, paslanmaz çelik, bir demir alaşımı ve esas olarak krom olan başka bir metal.

Çelik bileşimine krom, nikel, molibden, titanyum, niyobyum, kükürt, fosfor vb. İlave edilebilir. Sonuçta ortaya çıkan alaşımların belirli özelliklerinden sorumlu alaşımlara ilave elementler eklemeye alaşım denir.

Korozyona karşı korunma yolları

Yukarıda belirttiğimiz gibi, korozyon önleyici özellikler kazandırmak için sıradan çeliğe eklenen ana alaşım elemanı kromdur. Krom demirden daha hızlı oksitlenir, yani kendi başına bir darbe alır. Paslanmaz çelik yüzeyinde, ilk olarak, koyu bir renge sahip olan ve sıradan demir pas kadar gevşek olmayan koruyucu bir krom oksit filmi ortaya çıkar.

Krom oksit, demirden zararlı olan agresif iyonları ortamdan geçirmez ve metal, dayanıklı hermetik koruyucu giysi gibi korozyona karşı korunur. Yani, bu durumda oksit filmin koruyucu bir işlevi vardır.

Paslanmaz çelikteki krom miktarı genellikle% 13'ten az değildir, nikel paslanmaz çelikte biraz daha azdır ve diğer alaşım katkı maddeleri çok daha küçük miktarlarda bulunur.

Birçok metalin çeşitli ortamlarda korozyona dirençli olduğu ilk çevresel etkiyi alan koruyucu filmler sayesinde.Örneğin, alüminyumdan yapılmış bir kaşık, tabak veya tava asla gerçekten parlamaz; yakından bakarsanız, beyazımsı bir tonları vardır. Bu sadece saf alüminyumun hava ile temasıyla oluşan ve daha sonra metali korozyondan koruyan alüminyum oksittir.

Oksit film kendi kendine görünür ve alüminyum tavayı zımpara kağıdı ile temizlerseniz, birkaç saniye parlaklıktan sonra yüzey tekrar beyazlaşır - temizlenen yüzeydeki alüminyum tekrar atmosferik oksijenin etkisi altında oksitlenir.

Özel teknolojik numaralar olmadan üzerinde bir alümina film oluşturulduğu için buna pasif film denir. Üzerinde bir oksit filmin doğal olarak oluştuğu bu tür metallere pasifleştirme denir. Özellikle, alüminyum pasifleştirilmiş bir metaldir.

Bazı metaller pasif bir duruma zorlanır, örneğin daha yüksek demir oksit - Fe2O3, demir ve alaşımlarını havadaki yüksek sıcaklıklarda ve hatta kırmızı hidroksit veya aynı demirin daha düşük oksitlerinin övünemeyeceği suda bile koruyabilir.

Olguda pasivasyon ve nüanslar var. Örneğin, güçlü sülfürik asitte, anında pasifleştirilmiş çelik korozyona dayanıklıdır ve zayıf bir sülfürik asit çözeltisinde korozyon hemen başlayacaktır.

Bu neden oluyor? Görünen paradoksun cevabı, güçlü asitte, pasifleştirici bir filmin paslanmaz çelik yüzeyinde anında oluşmasıdır, çünkü daha yüksek konsantrasyona sahip bir asit oksitleyici özelliklere sahiptir.

Aynı zamanda, zayıf bir asit çeliği yeterince hızlı bir şekilde oksitlemez ve koruyucu film oluşmaz, sadece korozyona başlar. Bu gibi durumlarda, oksitleyici ortam yeterince agresif olmadığında, pasivasyon etkisinin metal yüzeyde pasif bir film oluşumuna yardımcı olan özel kimyasal katkı maddelerine (inhibitörler, korozyon inhibitörleri) ulaşmak için.

Tüm metaller yüzeylerinde pasif filmlerin oluşumuna eğilimli olmadığından, kuvvetle bile, oksitleyici ortama moderatörlerin eklenmesi, metalin indirgeme koşulları altında önleyici tutulmasına yol açar, oksidasyon enerjik olarak bastırıldığında, yani, katkı maddesi agresif bir ortamda mevcut olduğunda, enerjisel olarak dezavantajlıdır. .

Metali geri kazanım ortamında tutmanın başka bir yolu vardır, eğer bir inhibitör kullanmak mümkün değilse, daha aktif bir kaplama kullanın: galvanizli kova paslanmaz, çünkü kaplamanın çinko demirle çevreye temas ettiğinde, yani daha etkili bir metal olduğu için kendi üzerine bir darbe alır , çinkonun kimyasal reaksiyona girme olasılığı daha yüksektir.

Geminin alt kısmı genellikle benzer bir şekilde korunur: sırtın bir parçası ona bağlanır ve daha sonra sırt yok edilir ve alt kısım zarar görmeden kalır.

Yeraltı kamu hizmetlerinin elektrokimyasal korozyon koruması, üzerlerinde pas oluşumuyla mücadele etmenin çok yaygın bir yoludur. İndirgeme koşulları metale negatif bir katot potansiyeli uygulanarak oluşturulur ve bu modda metal oksidasyon işlemi artık sadece enerjik olarak ilerleyemez.

Korozyon riski olan yüzeylerin neden boyadığını, neden her seferinde korozyona duyarlı bir parçayı emaye ile kaplamıyorsunuz? Farklı yollar nelerdir?

Cevap basit. Emaye hasar görebilir, örneğin, araba boyası göze çarpmayan bir yerde kırılabilir ve vücut yavaş yavaş ama sürekli paslanmaya başlar, çünkü kükürt bileşikleri, tuzları, su, oksijen bu yere gelir ve sonuç olarak vücut çökecektir.

Böyle bir olay gelişimini önlemek için, vücudun ek korozyon önleyici tedavisine başvurun. Bir araba, bir emaye hasar görür ve yeni bir tane satın alırsa atılabilecek emaye bir plaka değildir.

Mevcut durum

Korozyon fenomeninin görünür bilgisine ve detaylarına rağmen, kullanılan çok yönlü koruma yöntemlerine rağmen, korozyon hala belirli bir tehlike oluşturmaktadır. Boru hatları yok edildi ve bu petrol ve gaz emisyonlarına yol açıyor, uçaklar düşüyor, tren çöküyor. Doğa ilk bakışta göründüğünden daha karmaşıktır ve insanlık henüz korozyonun birçok yönünü keşfetmemiştir.

Bu nedenle, korozyona dayanıklı alaşımların bile, başlangıçta amaçlandıkları operasyon için sadece belirli öngörülebilir koşullarda kararlı oldukları kanıtlanmıştır. Örneğin, paslanmaz çelikler klorürleri tolere etmez ve onlardan etkilenir - peptik, oyuklaşma ve kristaller arası korozyon meydana gelir.

Dışa doğru, bir ipucu olmadan, içinde küçük ama çok derin lezyonlar oluşursa yapı aniden çökebilir. Metalin kalınlığına nüfuz eden mikro çatlaklar dışarıdan görünmez.

Korozyona duyarlı olmayan bir alaşım bile, uzun süreli mekanik stres altında aniden çatlayabilir - sadece büyük bir çatlak aniden yapıyı tahrip edecektir. Bu, metal yapı yapıları, mekanizmaları ve hatta uçaklar ve helikopterler ile dünya çapında zaten oldu.