ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Магний из "Теория коррозии и коррозионно-стойкие конструкционные сплавы" По распространенности в природе цирконий [51, 217, 218] нельзя считать редким металлом. В земной коре его находится, например, не меньше, чем таких широко применяемых металлов, как медь, свинец, никель, цинк. Однако, вследствие некоторой распыленности его руд и сложности его получения еще не так давно цирконий считали довольно редким металлом. [c.254] В настоящее время интерес к цирконию, как к новому конструкционному металлу необычайно возрос. Установлено, что цирконий при надлежащей очистке от примесей может быть получен в виде пластичного металла с хорошими механическими и коррозионными характеристиками. Наиболее чистый цирконий получают аналогично титану термической диссоциацией тетраиодида металла. Цирконий — это серебристый металл с высокой температурой плавления (1800 °С), удельный его вес 6,5. Чистый цирконий — весьма пластичный металл. Возможна его ковка, прокатка, протяжка, штамповка, изготовление тонкостенных труб, получение фольги. Небольшие примеси могут значительно повысить твердость и прочность циркония. Удельная прочность сплавов циркония может приближаться к удельной прочности конструкционных сталей. Цирконий легко абсорбирует, особенно при повышении температуры, азот, кислород, водород и теряет присущую ему пластичность. Водород при нагреве в вакууме до температур порядка 1000 °С может быть удален из циркония. Однако в результате подобной обработки не удается устранить абсорбированные кислород и азот и возникшую по этой причине хрупкость металла. Способность циркония при повышении температуры легко абсорбировать большое количество азота и кислорода позволяет использовать его в электронной и вакуумной промышленностях как геттер (поглотитель газов). [c.254] Термодинамическая активность циркония достаточно велика, его стандартный потенциал (реакции Zr Zv ++ - -4е) равен —1,53 В. Однако стационарный потенциал циркония в большинстве коррозионных сред гораздо менее отрицателен и лежит в пределах от —0,2 до - -0,1 В, что определяется большой склонностью циркония к пассивации. [c.254] Цирконий пассивен и устойчив в азотной кислоте всех концентраций, однако не содержащей ЫОг в этом отношении он подобен титану. Однако в отличие от титана цирконий теряет свою стойкость в азотной кислоте при одновременном присутствии в ней хлор-ионов. Так, например, цирконий не устойчив в царской водке, и вообще в растворах окислителей при наличии хлор-иона. Цирконий не стоек в растворах хлорного железа (РеС1з), хлорной меди (СиСЬ), в хлорной воде. [c.255] Анодная поляризация титана в кислых хлоридах может запассивировать и защитить титан, в то время как анодная поляризация циркония в хлоридах легко нарушает его пассивность, и он начинает корродировать. Неустойчивость циркония в указанных условиях иногда классифицируют, как перепассивацию. Однако для циркония механизм этого явления соверщенно иной, чем для молибдена, хрома и ванадия. У молибдена, хрома и ванадия ускорение коррозии при перепассивации определяется возможностью образования высоковалентных, более растворимых оксидов, в то время как у циркония это, по-видимому, надо связывать с более низким потенциалом вытеснения кислорода из защитной пленки хлор-ионами, т. е. этот процесс аналогичен явлению пробоя оксидной пленки. Очевидно, связь 2г—О в пассивной пленке разрушается и заменяется связью 2г—С1 при меньшем смещении электродного потенциала в анодную сторону, чем это наблюдается для связи И—О. Уже при смещении потенциала в анодную сторону положительнее + 0,24 в кислых хлоридных растворах цирконий корродирует с образованием питтинга в разбавленных растворах или, более равномерно в более кислых растворах. Для титана подобный процесс вытеснения хлор-ионом кислорода из пассивной пленки (потенциал пробоя или питтингообразования) наступает при анодных потенциалах гораздо более положительных, чем 1 В. Цирконий, как и титан, не устойчив во фтористоводородной кислоте и кислых фторидах, а также при нагреве в газообразном хлоре. [c.255] Повышенная стойкость циркония к минеральным кислотам, сочетающаяся с небольшим удельным весом, в дальнейшем с увеличением его доступности расширит возможности применения циркония и его сплавов как кислотостойких материалов. [c.256] Цирконий является подходящим конструкционным материалом для изготовления узлов химического оборудования, которые поочередно находятся в контакте то с горячими сильными кислотами, то с горячими едкими щелочами. Это уникальное свойство циркония иногда практически весьма ценно [51]. [c.256] Отмечена возможность применения сплавов циркония для фильер в производстве искусственного волокна. Известны данные о большой устойчивости циркония в тканях человеческого тела. Его успешно используют для изготовления металлических креплений костей и внутренних протезов при хирургических операциях, наряду с танталом и титаном. [c.256] Цирконий практически не подвержен действию горячей воды и водных паров. Однако при повышенных температурах (порядка 380—400°С) под влиянием длительного воздействия перегретой водой отмечен переход пластичного циркония в хрупкое состояние, что по-видимому, связывают с постепенным окислением металла и растворением в нем водорода, образующегося из воды. [c.257] Цирконий рассматривается как один из потенциально возможных металлов, на базе которого могут быть созданы сплавы повышенной коррозионной стойкости и прочности. Интенсивно исследуют сплавы на основе циркония. Примесь к чистому цирконию таких металлов как А1, Са, Mg, 51, РЬ и газов N2, О2, Нг, а также углерода, вредна. Наоборот, небольшое содержание в цирконии таких металлов, как 5п, ЫЬ, Ре, N1, Сг, оказывается благоприятным. Введение в цирконий олова и одновременно небольших добавок Ре, N1 и Сг помогает в значительной мере преодолеть вредное влияние примесей азота и углерода в цирконии на ухудшение его коррозионной стойкости в воде при повышенных температурах. [c.257] Все это позволяет думать, что в недалеком будущем цирконий и его сплавы войдут в число важных конструкционных материалов новой техники. [c.257] Благодаря ряду положительных свойств алюминий [7, И, 27, 51, 132, 221] в настоящее время очень широко применяют в технике, и область его использования неизменно растет. Сегодня по объему добычи и использования в промышленности алюминий стоит на втором месте после железа. Этому способствует также достаточно большое содержание алюминиевых бокситов в земной коре и хорошо освоенная технология получения (электролиз расплава) и обработки алюминия. Основные объекты применения алюминия и его сплавов — самолетостроение, авиационное моторостроение и ракетная техника. Современный самолет более чем наполовину изготовлен из алюминиевых сплавов. Значительное количество алюминия используют в химической, пищевой и электропромышленности, а также транспорте, архитектуре и других областях. [c.258] Алюминий — легкий металл с удельным весом 2,7. Чистый алюминий обладает хорошей тепло- и электропроводностью (по этим свойствам из технических металлов стоит на третьем месте после серебра и меди). [c.258] Он хорошо прокатывается и штампуется в горячем и холодном состояниях, хорошо сваривается (но плохо паяется), удовлетворительно обрабатывается резанием. [c.258] Алюминий характеризуется большой пластичностью, невысокой прочностью (в отожженном и деформированном состояниях она соответственно равна 90—120 и 150— 250 МПа). [c.258] Сплавы на основе алюминия имеют значительно более высокую прочность и меньшую пластичность, чем алюминий. Некоторые из них (особенно с кремнием) прекрасно отливаются чистый алюминий имеет плохие литейные свойства. [c.258] Алюминий —весьма электроотрицательный металл. Его стандартный равновесный потенциал равен —1,67 В. Однако несмотря на это алюминий имеет достаточно высокую устойчивость в воде, большинстве нейтральных и многих слабокислых растворах, а также в атмосфере вследствие большой склонности к пассивации. [c.259] Не только кислород воздуха или кислород, растворенный в воде, но и сама вода являются по отношению к алюминию пассиваторами. Поэтому во всех водных растворах нейтральных или слабо кислых не только при доступе кислорода или окислителей, но (хотя и в меньшей степени) и в отсутствие окислителей, алюминий находится обычно в пассивном состоянии (обладает способностью к самопассивации). В этих условиях его электродный потенциал более чем на 1 В положительнее его равновесного потенциала. Например, в растворе 0,5 н. Na l алюминий имеет потенциал, равный —0,57 В. [c.259] Вернуться к основной статье