Пассивация железа в азотной кислоте

Пассивация железа азотной кислотой [c.66]

Большое значение для коррозионных процессов имеет способность металла образовывать на поверхности прочные оксидные пленки. Так, алюминий окисляется легче железа, но он более стоек к коррозии, так как окисляясь кислородом воздуха, покрывается плотной пленкой оксида. На этом явлении основана пассивация металлов, заключающаяся в обработке их поверхности окислителями, в результате чего на поверхности металла образуется чрезвычайно тонкая и плотная пленка, препятствующая оррозии. Примером может служить пассивация железа концентрированной азотной кислотой, открытая еще М. В. Ломоносовым, или. воронение стали в щелочном растворе нитрата и нитрита натрия. Пассивированием объясняется также химическая стойкость нержавеющих сплавов и металлов, на поверхности которых под действием кислорода воздуха образуется защитный слой оксидов, [c.148]

ПАССИВАЦИЯ ЖЕЛЕЗА В АЗОТНОЙ КИСЛОТЕ [c.77]

При пассивации железа концентрированной азотной кислотой и при его анодной поляризации в серной кислоте возникает одинаковый Фладе-потенциал, что свидетельствует о принципиальном [c.75]

При растворении металла в кислотах в результате образования нерастворимых пленок кислорода на анодных участках происходит торможение анодного процесса, носящее название пассивации [17]. Азотная кислота является сильным пассивирующим агентом. Так, 50%-ная кислота пассивирует железо, в результате чего скорость растворения его практически падает до нуля [18]. [c.112]

Оказывается, что в отличие от разбавленных концентрированная серная, так же как и концентрированная азотная кислоты, не взаимодействует с железом. Правильнее сказать, что кратковременное взаимодействие происходит, но оно быстро прекращается. Специалисты говорят, что в крепких растворах этих кислот железо пассивируется. Еще в 1836 г. знаменитый английский химик М. Фарадей высказал предположение, что причиной пассивации является образование на поверхности металла плотной оксидной пленки. В свое время на это предположение не обратили должного внимания. Лишь через 100 лет эти взгляды возродил и развил известный русский ученый В. А. Кистяковский. После него этот взгляд на пассивацию оформился в виде теории. Согласно ей при пассивации на поверхности металла образуется сплошная и плотная оксидная (реже хлоридная, сульфатная, фосфатная) пленка толщиной в несколько [c.148]

Концентрированная азотная кислота — сильный окислитель. Однако такие металлы, как алюминий, железо, кобальт, никель и хром, в ней устойчивы. Это явление объясняется пассивацией, т. е. образованием нерастворимой оксидной пленки. [c.294]

Согласно адсорбционной теории, пассивность хрома и нержавеющих сталей, благодаря их повышенному сродству к кислороду, может достигаться путем непосредственной хемосорбции кислорода из воздуха или водных растворов. Количество кислорода, адсорбированного таким образом, имеет тот же порядок величины, что и пассивная пленка на железе, образованная путем анодной пассивации или пассивации в концентрированной азотной кислоте или хроматах [27]. Сходным образом атмосферный кислород может адсорбироваться непосредственно на железе и запассивировать его в аэрируемых щелочных растворах, а также в растворах близких к нейтральным с повышенным парциальным давлением кислорода . [c.82]

Природа пассивности металлов до конца не выяснена. Ясно, однако, что это явление вызвано образованием хемосорбционных и фазовых оксидных или солевых пленок, возникающих при растворении металлов. Образование оксидных пленок — причина устойчивости многих металлов, например алюминия. Из рис. IX. 6 видно, что скорость коррозии можно уменьшить, если сдвинуть потенциал металла в область пассивности, т. е. при помощи анодной защиты металлов. Для этого прибегают к анодной поляризации металла от внешнего источника тока. Анодную защиту осуществляют также, напыляя более благородный металл на защищаемый, используя благородные металлы в качестве легирующих добавок или протекторов. В результате основной металл поляризуется анодно и переходит в пассивное состояние. Переход в пассивное состояние может вызвать присутствие в растворе окислителей, например кислорода и др. (рис. IX. 6). Так, пассивацию железа вызывают концентрированные HNOa и H2SO4, что позволяет использовать железную тару для перевозки серной и азотной кислот. Образование оксидных слоев сильно влияет не только на анодное растворение металлов, но приводит к ингибрированию и многих других электродных процессов. Поэтому изучение механизма пассивации, процессов образования, роста и свойств оксидных слоев на металлических электродах — важная задача современной электрохимии. [c.258]

Увеличилась или уменьшилась интенсивность выделения водорода Напишите уравнение пассивации железа дымящей азотной кислотой, считая, что образовавшаяся на поверхности железного предмета оксидная пленка имеет состав [c.107]

Что касается различного поведения железа, поверхность которого полностью освобождена от кислорода (медленная пассивация, прохождение через область активного растворения), и железа, соприкасавшегося с воздухом (пассивация наступает сразу), то этот результат сходен с описанным выше ( 5). Там подобное же явление наблюдалось при поляризации железа азотной кислотой. [c.231]

В азотной кислоте пассивация железа наступает при концентрации кислоты около 50%. При концентрации азотной кислоты 94-100 % железоуглеродистые сплавы вследствие явления перепассивации вновь сильно разрушаются. [c.182]

Именно на железе М. В. Ломоносовым в 1738 г. было открыто явление пассивности. Ученый впервые отметил, что с увеличением концентрации азотной кислоты до некоторого критического значения может наступить почти полная стойкость железа. Однако сейчас, когда детально исследован характер пассивности почти всех металлов, становится ясно, что по своей склонности к пассивации железо нахо- [c.134]

Подобное вл ияние на коррозию оказывает и повышение концентрации окислителя. Типичным примером этого служит коррозия железа в азотной кислоте. Сначала с повышением концентрации НМОз коррозия очень сильно растет, а затем резко падает в результате пассивации. Такая же картина наблюдается в растворах хромовой кислоты и некоторых других окислителей. [c.420]

Характер анодного поведения металлов зависит от многих факторов. Металл, растворяющийся под действием анодной поляризации, может при изменении условий потерять эту способность и превратиться в нерастворимый анод. Такое превращение растворимого анода в нерастворимый представляет собой частный случай пассивности металлов. Явление пассивности металлов было открыто В. М. Ломоносовым и описано им в 1738 г. в Диссертации о действии химических растворителей вообще . Ломоносов наблюдал прекращение растворения железа при действии на него концентрированной азотной кислоты. С тех пор под пассивностью металлов стали понимать их способность переходить в такое состояние, в котором они перестают участвовать в процессах, обычно им свойственных и термодинамически для них возможных. Перевод металла в пассивное состояние достигается не только при действии соответствующих окислителей (примером чего служит пассивация железа концентрированным раствором азотной кислоты), но и другими способами, в частности анодной поляризацией. Наиболее отчетливо это явление обнаруживается на потенциостатических кривых потенциал анода — плотность тока. Одна из типичных потенциостатических кривых приведена на рис. 92. В области потенциалов, не очень удаленных от равновесного или стационарного потенциала металла, в данных условиях при смещении его в положительную сторону наблюдается увеличение скорости растворения металла в виде обычных для него ионов. Эта область потенциалов отвечает активному состоянию металла, когда он ведет себя как растворимый анод. При достижении некоторого значения потенциала (более положительного, чем исходная величина) плотность тока резко [c.451]

Еще Фладе заметил [6], что пассивная пленка на железе тем дольше остается устойчивой в серной кислоте, чем длительнее была предварительная пассивация железа в концентрированной азотной кислоте. Другими словами, пленка стабилизируется продолжительной выдержкой в пассивирующей среде. Франкенталь [17] заметил также, что хотя для пассивации 24 % Сг—Ее в 1 н. НаЗО достаточно менее монослоя Оа (измерено кулонометрически), пленка становится толще и устойчивее к катодному восстановлению, если сплав некоторое время выдержать при потенциалах положительнее потенциала пассивации (см. рис. 5.1). Возможно,. наблюдаемое стабилизирующее действие является результатом того, что положительно заряженные ионы металла проникают в адсорбированные слои отрицательно заряженных ионов и молекул кислорода благодаря сосуществованию противоположных зарядов поддерживается тенденция адсорбционной пленки к стабилизации. Данные метода дифракции медленных электронов для одиночных кристаллов никеля [28], например, свидетельствуют о том, что предварительно сформированная адсорбционная пленка состоит из упорядоченно расположенных ионов, кислорода и никеля, находящихся на поверхности металла приблизительно в одной плоскости. Этот первоначальный адсорбционный слой более термоустойчив, чем оксид N10. При повышенном давлении кислорода на первом слое образуется несколько адсорбционных слоев, состоящих, возможно, из Оа. В результате образуется аморфная пленка. С течением времени в такую пленку могут проникать дополнительные ионы металла, особенно при повышенных потенциалах, становясь подвижными в пределах адсорбированного кислородного слоя. Окамото и Шибата [29] показали, что пассивная пленка на нержавеющей стали 18-8 содержит НаО аналогичные результаты получены для пассивного железа [30]. [c.83]

Железо, легко взаимодействующее с разбавленной азотной кислотой, не взаимодействует на холоду с концентрированной кислотой. Аналогично ведут себя хром и алюминий. Объясняется это тем, что на поверхности металлов образуются оксидные пленки, которые и тормозят дальнейшее окисление металла. Данное явление получило название пассивации металла. [c.206]

Пассивация железа в концентрированной азотной кислоте является классическим примером пассивации металлов Принципиально пассивацию можно объяснить окисляющим действием азотной кислоты, которое можно характеризовать с помощью катодной кривой плотность тока — напряжение (кривая 2 [c.834]

Давно известно, что достаточно крепкий раствор азотной кислоты вызывает пассивацию железа и следовательно, согласно рассматриваемой концепции, образование пассивирующего окисла. Иллюстрацией может служить рис. VI,18 [15]. В азотной кислоте, имеющей концентрацию— 60% железо практически не корродирует, находясь в пассивном состоянии. Кривая скорости коррозии похожа на анодную потенциостатическую кривую, так как [c.209]

Потеря пассивности при контакте с более отрицательным металлом хорошо известна. Так, железо, запас-сивированное в концентрированной азотной кислоте, теряет пассивность при контакте с цинком. Но как пассивация требует некоторого времени, [c.207]

В частности, Эванс, который является сторонником фазовой теории пассивности, считает (если предположить, что переход железа в раствор возможен только на участках с дефектной структурой), что для пассивации достаточно менее одного монослоя кислорода. Однако природа пассивирующего слоя не изменится. Для полной пассивации, по Эвансу, необходимо, чтобы на поверхности металла возникла трехмерная пленка [25]. Аналогичную точку зрения высказал недавно Хор [26]. По его мнению, одного монослоя кислорода может и достаточно для временного уменьшения реакционной способности металла, но для того чтобы металл остался в пассивном состоянии при изменении внешних условий (например, при переносе железа из концентрированного раствора азотной кислоты в разбавленный, которое наблюдали Фарадей и Шенбейн), необходима более толстая окисная пленка. [c.24]

Накопление более стойкой фазы на поверхности, даже не в виде сплошного слоя, может иногда приводить и к значительному снижению скорости коррозии. Это наблюдается в том случае, если основа сплава может переходить в пассивное состояние вследствие смещения потенциала в положительную сторону под влиянием накопления электроположительной фазы. Так, например, установлено, что в растворах азотной кислоты наличие в железе карбидов и графита способствует более легкой пассивации высоцо-углеродистых сталей и чугуна, по сравнению с чистым железом [7]. Подобным примером могут являться также катодно модифицированные титановые сплавы и нержавеющие стали, которые будут детально рассмотрены ниже. [c.67]

В основе многих специфических видов коррозии лежит явление ласснвации, т. е. самопроизвольный переход металла в пассивное инертное состояние в данной коррозионной среде. Наблюдая за явлением пассивации железа в азотной кислоте, еще Фарадей предположил, что пассивность железа обусловлена субмикроскопически тонкой пленкой оксида или насыщением валентностей поверхностных атомов металла кислородом. Подобное объяснение сохраняет свою силу и для объяснения пассивного поведения железа, хрома, никеля и их сплавов. В ряде случаев для перехода металла в пассивное состояние достаточно хомосорбированного монослоя (или даже доли его) кислорода. Однако пассивность для ряда металлов может возникать при образовании толстых слоев оксидов (Т1, А1) ли продуктов коррозии (РЬ, 8п, 2п). [c.32]

В соответствии с исследованиями Бонгоффера и сотрудников сразу после репассивации, а также еще в течение некоторого времени (минуты) минимальная плотность тока а и минимальное количество электричества Q заметно повышены. Это явление можно объяснить временным повышением концентрации HNO у поверхности. Для железа, содержащего углерод, это явление выражено особенно отчетливо. По Феттеру и Боссу после репассивации железа происходит медленное окисление азотной кислотой цементита (Fog ), который в течение короткого времени пребывания железа в активном состоянии остается на поверхности в виде черной нерастворившейся губки. При окислении цементита образуется азотистая кислота, которая вплоть до момента израсходования Feg (несколько минут) вызывает повышение значений а и ( . С прекращением такого повышения, если прерывать ток, через некоторое время может наступить новая активация. Благодаря этому периодически возникают активация и пассивация железа. [c.836]

Повышение скорости растворения железа в концентрированной НМОз при более высоких окислительно-восстановительных потенциалах среды объясняется возможностью образования более растворимых оксидов шестивалентного железа, т. е. процессом его перепассивации. При повышении температуры пассивация железа азотной кислотой затрудняется. Так например, железо не пассивируется, даже в 60—80 %-ной ННОз,если ее температура превышает80°С. [c.137]

Дж. Кейр исследовал процесс пассивации железа азотной кислотой. [c.541]

НЫОз — сильный окислитель, в концентрированны ( растворах окисляет неметаллы до соответствующих им высших оксидов (или высших кислородсодержащих кислот), например, углерод — до СО2, фосфор — до Н3РО4, серу — до Нг804. Все металлы, расположенные в ряду стандартных электродных потенциалов левее Р1, окисляются концентрированной азотной кислотой, переходя в ее соли — нитраты. Однако если концентрация НЫОз превышает 68%, то такие активные металлы, как А1 и Сг, пассивируются (см. гл. X, 2) ею и остаются устойчивыми к ее действию. Пассивация железа начинается при массовой доле кислоты, приближающейся к 90% из-за пассивации не растворяются в концентрированной азотной кислоте также Со, Ы1, Т1. Пассивация позволяет перевозить концентрированную НЫОз (иногда с добавлением 10% Н2804) в железных бочках или стальных цистернах. [c.260]

Времени. Найдено несколько методов для инициирования реакции растворения в случае пассивации стали. Простой и практичный метод заключается в присоединении к топливной сборке перед загрузкой ее в аппарат для растворения небольшого куска обычного железа или другого активного металла. При погружении в кислоту активный металл начинает немедленно растворяться. Поскольку он имеет электрический контакт со сборкой, он депассивирует последнюю и вызывает ее растворение. Однако даже в присутствии железа пассивация стимулируется азотной кислотой при концентрации ее выше 0,01 М. [c.428]

Колебания потенциала или тока наблюдаются только в тех i,a/ M случаях, когда поляризационные кривые i (е) изменяются вследствие концентрационных изменений в электролите. В рассмотренном выше случае растворения железа в азотной кислоте изменяется концентрация HNOg и в связи с этим кривая плотность тока — потенциал для реакции восстановления HNOg (рис. 360). Соответственно периодически превосходятся границы стабильного состояния, что приводит к наступлению активации и пассивации через определенные промежутки времени. [c.839]

Исследование влияния различных материалов и катализаторов на процесс парофазного нитрования привело к заключению, что положительное каталитическое действие наблюдается лишь при добавке галоидов — хлора и брома [185]. Такие вещества, как силикагель, железо, медь, свинец, окислы этих и других тяжелых металлов, снижают конверсию азотной кислоты в нитропарафипы. Снижение конверсии наблюдается также при проведении процесса в реакторе из нержавеющей стали типа 18-8, но это действие стали может быть устранено пассивацией внутренних стенок реактора нанесением на них нитратов щелочных металлов. Материалами, не влияющими заметно на реакцию нитрования, являются стекло, кварц, золото, платина [174], но этот список представляется неполным. [c.584]

Под воздействием окислителей металлы могут пассивироваться и в отсутствие анодной поляризации от внешнего источника тока. В этом случае пассивация выражается в резком снижении скорости саморастворения металла в растворе. Наиболее известен пример пассивации железа в концентрированной азотной кислоте, описанный. W. В, Ломоносовы.м еще в 1783 г. Лассивация металла наступает под влиянием положительного редокс-потен-ииала окислителя. [c.337]

Металл легко растворяется в разбавленных минеральных кислотах. При действии неокисляюших кислот и в отсутствие воздуха получается Ре(П). В присутствии воздуха или при действии разбавленной теплой азотной кислоты Ре(П) частично переходит в Fe(III). В очень сильных окислительных средах, таких, -как концентрированная азотная кислота или кислоты с добавкой бихромата, происходит пассивация железа. Вода или разбавленные щелочи, не содержащие растворенного кислорода, оказывают слабое действие, но с горячей концентрироваиной NaOH железо реагирует (см. Ниже). [c.468]

Интенсивность корозии титана в соляной кислоте можно уменьшить добавкой в раствор замедлителей коррозии— окислителей (азотная кислота, хромовая, К2СГ2О7, КМПО4, П2О2, О2 и др.), а также солей некоторых металлов (меди, железа, платины и др.). При этом потенциал новой системы титан— раствор приобретает более положительное значение. В таком окисле, как ТЮг, число дефектов решетки на границе окисел — газ настолько мало, что достаточно незначительного количества кислорода, чтобы их ликвидировать. Вновь появляющиеся в процессе растворения дефекты благодаря присутствию кислорода будут устраняться, т. е. процесс пассивации будет преобладать над процессом растворения титана. [c.282]

Механизм процесса МКК в условиях воздействия окислительных сред (типа азотной кислоты) можно представить следующим образом. В результате неблагоприятных условий термообработки или сварки происходит обеднение границ зерен хромом. Диффузия углерода из твердого раствора к границам зерен протекает гораздо быстрее, чем диффузия хрома. Диффузия углерода идет из всей массы зерна, в то время как хром поступает только с пограничных зон аустенита. Содержание хрома в этих зонах падает настолько, что зона теряет способность к пассивации и подвергается быстрому разрушению в окислительных средах. Разрушение малостойких фаз, обедненных хромом, приводит к накоплению продуктов коррозии с высоким содержанием железа, которые автокаталитически ускоряют растворение границ зерен. В местах выделения и постепенного роста вторичной фазы (на границах различно ориентированных зерен) появляются высокие локальные напряжения. Возникают значительные энергетические различия, которые могут проявляться при снижении анодной поляризации в пограничных зонах между зернами, а также недостаточной пассивации границ зерен. [c.471]

Для доказательства, что именно образование пленки Ре Од ответственно за пассивацию, Э. Хэджс поставил опыты, с помощью которых нужно было установить, совпадает ли поведение пассивного железа с поведением Ге Од в азотной кислоте [18]. Пластинки железа помещались в сосуды с азотной кислотой различной концентрации, находившиеся в термостате при 30 °С (ниже концентрация кислоты дается в объемных процентах по отношению к кислоте плотностью 1,42). Оказалось, что пассивация возможна от 100 до 86%. В пределах 90—86% кислота окрашивалась в желтый цвет, но железо оставалось пассивным и не растворялось со скоростью, которую можно было бы заметить на глаз. При [c.210]