UTLENIANIE MATERIAŁÓW Atmosfera ziemska ma działanie utleniające . Materiały które dobrze zachowały się w atmosferze są odporne na utlenianie w środowisku występującym na ziemi . Na ziemi widzimy głównie ceramikę , gdyż skorupa ziemska (rozdz. 2) jest niemal całkowicie zbudowana z tlenków , krzemianów , glinianów i innych związków tlenu , które będąc tlenkami są całkowicie stabilne . Również szeroko rozpowszechnione w naturze halogenki metali alkalicznych są stabilne, np. NaCl , KCl , NaBr . Metale nie są stabilne ; t ylko złoto występuje jako "rodzime" w naturalnych warunkach ( jest ono całkowicie odporne na utlenianie we wszystkich temperaturach ). Wszystkie inne metale , których danymi dysponujemy, będą się utleniać w kontakcie z powietrzem . Polimery nie są stabilne : w większość są palne , co oznacza, że się łatwo utleniają . Węgiel i ropa naftowa (surowce do otrzymywania polimerów) występują w naturze , ale dzieje się tak tylko dlatego, że procesy geologiczne odizolowały je od kontaktu z powietrzem . Do wyjątków należy kilk a polimerów, m.in. PTFE (politetrafluoroetylen, zawierający grupy -CF2- ), które są tak stabilne , że wytrzymują działanie wysokich temperatur przez dłuższy czas . Kompozyty polimerowe zachowują się oczywiście tak samo; np. drewno nie zalicza się do odpornyc h na utlenianie w wysokich temperaturach . Energia utleniania Tendencję wielu materiałów do reagowania z tlenem można oceniać na podstawie testów laboratoryjnych polegających na pomiarze energii koniecznej do zajścia reakcji : Jeżeli energia ta jest dodatni a , materiał jest stabilny ; jeśli ujemna , będzie się utleniał . Szybkość utleniania Dobierając materiały skłonne do utleniania, musimy wiedzieć, jak szybko będzie zachodził proces utleniania . Oczekiwać można, że im większa energia jest uwalniana w procesie utleniania , tym większa będzie szybkość utleniania . Na przykład można by się spodziewać, że aluminium będzie się utleniać 2,5 razy szybciej aniżeli żelazo (jak to wynika z danych energetycznych zamieszczonych). W rzeczywistości aluminium utlenia się znacznie wolniej niż żelazo . Jeżeli nagrzejemy kawałek wypolerowanego żelaza w płomieniu gazowym , na powierzchni metalu, gdzie atomy tlenu i żelaza mogą się kontaktować, tlen z powietrza będzie reagował z żelazem , tworząc cienką warstewkę tlenku żelaza na powie rzchni (powodując jej sczernienie). Na początku grubość warstewki tlenków rośnie szybko , a następnie coraz wolniej , ponieważ atomy żelaza, zanim będą mogły wejść w kontakt i reagować z tlenem, muszą przedyfundować przez już utworzoną warstewkę tlenków
(…)
…. Ceramika jest także czasem chroniona w ten sam sposób. Węglik krzemu SiC i azotek krzemu Si3N4 mają duże ujemne energie utleniania (co oznacza, że się łatwo utleniają). Ale jeśli się utlenią, znajdujący się w nich krzem tworzy Si02, który szybko staje się warstewką ochronną i zapobiega dalszemu atakowi korozyjnemu. Ochrona przez dodatki stopowe, jest korzystniejsza, w porównaniu z ochroną przez nakładanie…
… katodowa,
• ochrona protektorowa,
• ochrona anodowa,
• stosowanie inhibitorów,
• powłoki i warstwy ochronne,
• ograniczenie oddziaływania środowiska korozyjnego.
Zasady doboru składu chemicznego stopów odpornych na korozję elektrochemiczną.
Odpowiedni dobór składu chemicznego może spowodować przesunięcie standardowego potencjału elektrodowego stopu do dodatnich wartości, zapewniając wysoką odporność na korozję. Działanie takie wywołuje np. dodatek ok. 13% Cr w stali. Wysoką odporność na korozję elektrochemiczną wykazują stopy lub metale jednofazowe, gdyż nie występują na ich powierzchni mikroogniwa między dwiema fazami. Dążenie do uzyskania struktury jednofazowej stanowi więc jedną z zasad komponowania składów chemicznych stopów odpornych na korozję elektrochemiczną. Zasady doboru składu chemicznego stopów odpornych na korozję gazową. Skład chemiczny stopu i jego zdolność do tworzenia zgorzeliny, która odgrywa jednocześnie rolę warstwy ochronnej, należy do najistotniejszych decydujących o przebiegu korozji gazowej. Dobre własności ochronne wykazuje zgorzelina w postaci ciągłej warstwy jednofazowej związku - np. BX -utworzona na powierzchni stopu przez dodatek stopowy o znacznym powinowactwie…
… zgorzelin wielowarstwowych.
Ochrona katodowa.
Ochrona katodowa polega na polaryzacji zewnętrznym prądem metalu, na powierzchni którego występują lokalne ogniwa korozji elektrochemicznej.
Metodą tą można chronić: • stale, miedź, ołów, mosiądze, pracujące w roztworach wodnych lub glebie,
• metale i stopy pasywne, takie jak aluminium lub stal odporna na korozję, podlegające korozji wżerowej,
• metale i stopy…
… zabezpieczenia ulegają często uszkodzeniom, a niestaranne owijanie taśmą miejsc spawanych może pozostawiać odkryty metal.
Ochrona protektorowa
Jeżeli stalową rurę połączymy z płytą metalu o bardziej ujemnym potencjale w szeregu napięciowym metali, to para taka utworzy ogniwo galwaniczne. Bardziej
elektroujemny metal staje się anodą (i rozpuszcza się), a rura staje się katodą (i jest chroniona).
Jako anody…
… jest większa niż stali, w rzeczywistości cynk koroduje bardzo wolno w normalnej atmosferze miejskiej, ponieważ tworząca się warstewka tlenku cynku stanowi barierę ochronną. Ubytek grubości warstwy cynku wynosi przeciętnie 0,1 mm na 20 lat.
Materiały alternatywne na lekki dach fabryki
Zastosowanie anodowanego aluminium w architekturze jest stosunkowo niedawno wprowadzoną innowacją. Chociaż siła napędowa…
… i też skorodują.
Materiały alternatywne na układy wydechowe
W rzeczywistości najbardziej skutecznym sposobem zwalczania korozji układu
wydechowego jest zastosowanie stali nierdzewnej. Jest to dobry przykład na to, jak dodatki obcych atomów do metalu mogą wytwarzać stabilne warstewki tlenków stanowiące barierę dla korozji. Stal nierdzewna zawiera rozpuszczony Cr tworzący roztwór stały, a na jej powierzchni…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)