Хром, пассивность

Наиболее распространенным способом защиты от атмосферной коррозии является применение соответствующих металлов и сплавов, достаточно устойчивых в промышленных эксплуатационных условиях. Повышение коррозионной устойчивости обычных марок углеродистых сталей достигается их легированием более благородными элементами или созданием на их поверхно сти пассивного состояния. Примером получения сплавов, более стойких в атмосферных условиях, чем обычные черные металлы, является легирование последних медью, хромом, никелем, алюминием и др. [c.182]

Легкость окисления возрастает в ряду N1 < Ре < Сг. Хром создает защитное покрытие в виде инертного слоя оксида хрома. Никель защищает железо пассивно, подобно краске или олову на консервной банке. [c.547]

Этот воспроизводимый Фладе-потенциал и его зависимость от pH с коэффициентом 0,059 являются важнейшими характеристиками пассивной пленки на железе. Аналогичная взаимосвязь pH и потенциала найдена для пассивных пленок на хроме, Сг—Ре [c.73]

Ионы галогенов в меньшей степени влияют на аНодное поведение титана, тантала, молибдена, вольфрама и циркония, и их пассивное состояние может сохраняться в среде с высокой концентрацией хлоридов, в отличие от железа, хрома и Ре—Сг-спла-вов, теряющих пассивность. Иногда это объясняют образованием на перечисленных металлах (Т1, Та, Мо и др.) нерастворимых защитных основных хлоридных пленок. Однако в действительности подобная ситуация возникает благодаря относительно высокому сродству этих металлов к кислороду, что затрудняет замещение ионами С1 кислорода из пассивных пленок, вследствие более высоких критических потенциалов металлов, выше которых начинается питтингообразование. [c.85]

Хром представляет собой твердый блестящий металл, плавящийся при 1890 °С плотность его 7,19 г/см1 При комнатной температуре хром стоек к воде н к воздуху. Разбавленные серная и соляная кислоты растворяют хром с выделением вс дорода. В холодной концентрированной азотной кислоте хром нерастворим и после обработки ею становится пассивным. [c.654]

Согласно второй точке зрения, металлы, пассивные по определению 1, покрыты хемосорбционной пленкой, например, кислородной. Такой слой вытесняет адсорбированные молекулы НаО и уменьшает скорость анодного растворения, затрудняя гидратацию ионов металла. Другими словами-, адсорбированный кислород снижает плотность тока обмена (повышает анодное перенапряжение), соответствующую суммарной реакции М гё. Даже доли монослоя на поверхности обладают пассивирующим действием [16, 17]. Отсюда следует предположение, что на начальных этапах пассивации пленка не является диффузионно-барьерным слоем. Эту вторую точку зрения называют адсорбционной теорией пассивности. Вне всякого сомнения, образованием диффузионно-барьерной пленки объясняется пассивность многих металлов, пассивных по определению 2. Визуально наблюдаемая пленка сульфата свинца на свинце, погруженном в НаЗО , или пленка фторида железа на стали в растворе НР являются примерами защитных пленок, эффективно изолирующих металл от среды. Но на металлах, подчиняющихся определению 1, основанному на анодной поляризации, пленки обычно невидимы, а иногда настолько тонки (например, на хроме или нержавеющей стали), что не обнаруживаются методом дифракции быстрых электронов . Природа пассивности металлов и сплавов этой группы служит предметом споров и дискуссий вот уже 125 лет. Представление, что причиной пассивности всегда является пленка продуктов реакции, основано на результатах опытов по отделению и исследованию тонких оксидных пленок с пассивного железа путем его обработки в водном растворе К1 + или в ме-танольных растворах иода [18, 19]. Анализ электроно рамм пле- [c.80]

Пассивность наблюдается в определенных условиях у титана, алюминия, хрома, молибдена, магния, никеля, кобальта, железа и других металлов. Очень многие металлы в той или иной степени в зависимости от условий склонны пассивироваться. [c.303]

Наступление пассивного состояния хромистых сталей подчиняется правилу п/8 порогов устойчивости Таммана, чем и объясняется то, что хромистые стали с небольшим содержанием хрома (менее /в атомной доли) не являются в большинстве случаев устойчивыми в сильно агрессивных средах. [c.214]

Первые два сплава иногда легируют титаном или ниобием для повышения допустимого содержания углерода и азота. Все эти сплавы можно закалять от 925 °С без ухудшения коррозионных свойств. Благодаря тому, что они сохраняют пассивность в агрессивных средах, их коррозионная стойкость обычно выше, чем у обычных ферритных и некоторых аустенитных нержавеющих сталей, представленных в табл. 18.2. Они более устойчивы, например в растворах Na l, HNO3 и различных органических кислот. Если по какой-либо причине происходит локальная или общая депассивация этих сталей, то они корродируют с большей скоростью, чем активированные никельсодержащие аустенитные нержавеющие стали, имеющие в своем составе такие же количества хрома и молибдена [8, 9]. [c.301]

Следует отметить, как это было указано ранее в гл. IV, что при высоких концентрациях азотной кислоты хромоиикелевые стали подвержены так называемому явлению перепассивации , прн котором пассивные пленки теряют свои защитные свойства вследствие иерехода хрома в окислы высшей валентности, неустойчивые в высококонцентрированной кислоте. [c.227]

С другой стороны, примерами пассивных металлов по определению 1 могут служить хром, никель, молибден, титан, цирконий, нержавеющие стали, сплавы 70 % N1 — 30 % Си (монель) и др. [c.71]

Положительное значение Ер для железа (0,63 В) указывает на сравнительную легкость разрушения пленки по реакции, обратной схеме (2), в то время как отрицательное значение Ер = = —0,2 В для хрома соответствует более благоприятным условиям для образования пассивной пленки, а значит, и большей устойчивости пассивности. Для никеля Ер = 0,2 В. Для сплавов Сг—Ре. значения Е снижаются от 0,63 В (чистое железо) до примерно —0,1 В (сплав, содержащий 26 % Сг) самое быстрое изменение [c.74]

Если кривые катодной поляризации (рис. 5.5) пересекают анодные кривые при более высоких потенциалах в области пере-пассивации, скорость коррозии, например нержавеющей стали, становится выше, чем в пассивной области и продуктами коррозии становятся СггОу и Ее "". Перепассивация наблюдается не только у нержавеющей стали, но также у хрома, для которого потенциал реакции [c.79]

Некоторые металлы, например хром, на воздухе пассивны и остаются блестящими годами, в отличие от железа или меди, которые быстро корродируют и тускнеют в короткое время. Показано, что пассивные свойства хрома присущи и железохромистым сплавам при содержании Сг — 12 % и более (такие сплавы известны как нержавеющие стали). Типичные зависимости скорости коррозии, коррозионного потенциала и критической плотности тока от содержания хрома показаны на рис. 5.9—5.11. Заметим, что на рис. 5.11 /крит пассивации Сг — Ее-сплавов при pH = 7 достигает минимального значения (около 2 мкА/см ) при содержании Сг 12 % . Это значение так мало, что коррозионные токи [c.88]

Расчеты показывают, что эта реакция не будет идти на хроме или нержавеющей стали, пассивная пленка которых более стабильна. Нарушение пассивности, связанное с превращением адсорбированного кислорода (окисляющая способность которого 0,01 Кл/см ) в оксид, можно выразить схемой [c.82]

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]

Ионы хлора и, в меньшей степени, других галогенов нарушают пассивность или препятствуют ее возникновению на железе, хроме, никеле, кобальте и нержавеющих сталях. С точки зрения теории оксидной пленки, ионы С1 проникают в оксидную пленку через поры или дефекты легче, чем другие ионы (например 504 ). Возможно также, что они могут коллоидально диспергировать оксидную пленку и увеличить ее проницаемость. [c.84]

В аэрируемой водной среде легко достигают и превышают его, чем и объясняется способность к самопассивации сплавов, содержащих 12 % Сг и более. Кроме того, пассивная пленка с увеличением содержания хрома становится более устойчивой. [c.89]

Аналогично чистому хрому они пассивны во многих средах и являются наиболее важной в практическом отношении разновидностью пассивных сплавов. [c.295]

Нержавеющие стали — сплавы на основе железа, легированные хромом или хромом и никелем, а также и другими элементами, коррозионная стойкость которых обусловлена, в первую очередь, их пассивными свойствами. Поэтому проводят многочисленные исследования по изучению влияния различных факторов—состава, среды, температуры, на повышение пассивируемости сталей этого класса. Электрохимическое поведение основных компонентов этих сталей—железа, хрома, никеля в 1 iVH2S04 показано на рис. 44 [27]. Очевидно, что хром имеет наиболее отрицательное значение потенциалов пассивации Еп и полной пассивации Еап-, а также и минимальный ток растворения в пассивном состоянии пп по сравнению с железом и никелем. В соответствии с этим при повышении содержания хрома в сплавах с железом происходит смещение Еа и Еаа в отрицательную сторону, а также наблюдается уменьшение п и пп (рис. 45). Многими исследователями было отмечено, что изменение этих характеристик происходит наиболее резко при увеличении содержания хрома от 12 до 13%, как показано на рис. 46 [118]. При легировании железа никелем пассивируемость сплавов также возрастает [84, 119], но в гораздо меньшей степени, чем при легировании железа хромом. Пассивные свойства сплавов Fe — Ni являются промежуточными между пассивными свойствами чистых металлов. Введение в состав хромистых сталей 8% Ni и более приводит к уменьшению тока пассивации ia, но смещает потенциал нассивирования Еа в положительную сторону [84, 118] (рис. 47). Легирование нержавеющих сталей небольшими количествами [c.73]

Для металлов переходных групп характерна сильно пониженная способность к растворению в кислотах и к анодному растворению после обработки поверхности этих металлов окислителями. Такое состояние металлов называется пассивностью. Для хрома, золота и платины достаточно воздейстиия кислорода воздуха для того, чтобы эти металлы перешли в пассивное состояние. Если железо погрузить в концентрированную азотную кислоту, то оно становится пассивным и не растворяется в разбавленной азотной кислоте. Можно перевести в пассивное состояние железо, хром, никель и другие металлы, обработав их окислителями, например опустив в раствор бихроматов, нитратов и др. [c.635]

Концентрированная HNO,, пассивирует некоторые металлы. ще Ломоносов открыл, что железо, легко растворяющееся в раз- звленной азотной кислоте, не растворяется в холодной концен-рированной HNO3. Позже было установлено, что аналогичное действие азотная кислота оказывает на хром и алюминий. Эти еталлы переходят под действием концентрированной азотной <ислоты в пассивное состояние (см. 100). [c.413]

Возникновение пассивного состояния зависит от природы металла, его свойств, характера агрессивной среды, концентрации раствора электролита, температуры, движения раствора и целого ряда других факторов. Легко пассивирующимися металлами являются алюминий, хром, никель, титан, вольфрам, молибден [c.60]

Хром относится к самопассивирующимся металлам, так что при механическом повреждении пассивной пленки она легко самопроизвольно восстанавливается и защитные свойства ее не теряются. Предполагается, что толщина слоя окислов на поверхности хромистых сталей составляет несколько молекулярных слоев. Пассивность хромистой стали приводит к сильному торможению анодного процесса коррозии и сопровождается сдвигом электродного потенциала сплава в положительную сторону. [c.214]

Факторы, влияющие на точечную коррозию. Природа металла. Отдельные металлы и сплавы в разной степени проявляют склонность к точечной коррозии. Более других подвержены точечной коррозии пассивные металлы и сплавы. В растворах хлоридов наибольшую стойкость обнаруживают тантал, титан, хром, цирконий и их сплавы весьма склонны к питтингообра--зованпю в этой среде высоколегированные хромистые и хромоникелевые сплавы. Склонность к точечной коррозии ие всегда одинакова, она зависит от химического состава стали. Чем выше в стали содержание хрома, никеля и молибдена и чем меньше углерода, тем больше ее сопротивляемость точечной коррозии. Коррозионностойкие стали тем меньше подвержены пит-тингу, чем однороднее их структура, в которой должны отсутствовать включения карбидов и других вторичных фаз, а также неметаллические фракции, в частности окислы и сульфиды, уменьшающие стабильность пассивного состояния и облегчающие разрушение пассивирующей пленки ионами хлора. Некоторые виды термообработки, приводящие к улучшению однородности стали, благоприятно сказываются на ее сопротивляемости точечной коррозии. [c.443]

Большим достоинством титана является его способность сохранять пассивное состояние даже в растворах, содержащих значительные концентрации хлор-иона. Ниже приведены потенциалы и токи пассивации железа, никеля, хрома и титана в 1-н Н2504 [c.72]

Структура пассивной пленки на сплавах, как и пассивной пленки вообще, была описана и теорией оксидной пленки и адсорбционной теорией. В соответствии с оксидно-пленочной теорией, защитные оксидные пленки формируются на сплавах с содержанием легирующего компонента выше критического, а незащитные — на сплавах ниже критического состава. В случае преимущественного окисления пассивной составляющей сплава, например хрома, защитные оксиды (такие как СГаОз) формируются, только если содержание хрома в сплаве превышает определенный уровень. Эта точка зрения не позволяет делать никаких количественных прогнозов, а тот факт, что пассивная пленка на нержавеющих сталях может быть катодно восстановлена и не соответствовать стехиометрическому составу, остается необъясненным. Согласно адсорбционной теории, в водной среде кислород хемо-сорбируется на Сг—Ре-сплавах выше критического состава, обеспечивая пассивность, но на сплавах ниже критического состава он реагирует с образованием непассивирующей оксидной пленки. Насколько данный сплав благоприятствует образованию хемосорбционной пленки или пленки продуктов реакции, зависит от электронной конфигурации поверхности сплава, особенно от взаимодействия -электронов. Так называемая теория электронной конфигурации ставит в связь критические составы с благоприятной конфигурацией -электронов, обеспечивающей хемосорбцию и пассивность. Теория объясняет природу взаимодействия электронов, определяющую, какой из компонентов придает сплаву данные химические свойства, например, почему свойства никеля преобладают над свойствами меди в медно-никелевых сплавах, содержащих более 30—40 % N1. [c.91]

Электронная конфигурация сплавов, состоящих из двух и более переходных металлов, и их пассивация не столь хорошо изучены, как в случае медно-никелевых систем тем не менее можно принять несколько полезных упрощающих допущений. Например, принимают, что наиболее пассивный компонент сплава является акцептором электронов, стремясь заимствовать электроны у менее пассивного компонента. Следовательно, в нержавеющих сталях -электронные вакансии хрома заполняются электронами, заимствованными от атомов железа [461. При критическом составе сплава (менее 12 % Сг) все вакансии хрома заполнёны, и коррозионное поведение сплава подобно поведению железа. При содержании Сг выше 12 % его -электронные вакансии не заполнены и сплав по коррозионному поведению подобер хрому. [c.97]

При катодной поляризации хрома, нержавеющих сталей и пассивного железа пассивность нарушается вследствие восстановления пленки пассивирующего оксида или пленки адсорбционного кислорода (в зависимости от принятой точки зрения на природу пассивности). К тому же, согласно адсорбционной теории, атомы водорода, образующиеся при разряде ионов Н+ на переходных металлах, стремятся раствориться в металле. Растворившийся в металле водород частично диссоциирован на протоны и электроны, а электроны способны заполнять вакансии -уровня атомов металла. Следовательно, переходный металл, содержащий достаточное количество водорода, более не в состоянии хемосорбиро-вать кислород или пассивироваться, так как у него заполнены -уровни. [c.98]

И после Бертье различные исследователи получали разнообразные сплавы хрома с железом. Наличие хрома придавало им высокую прочность и твердость, однако необходимая коррозионная стойкость не достигалась, главным образом из-за высокого содержания углерода. Только в 1904 г. француз Гийе [6] получил низкоуглеродистые сплавы хрома, состав которых обеспечивал их пассивность. Он изучил строение и механические свойства сплавов Сг—Ре, а также сплавов Сг—Ре—N1, называемых ныне аустенитными нержавеющими сталями. [c.295]

Склонность аустенитных нержавеющих сталей к межкристаллитной коррозии зависит от содержания в них углерода. Малоуглеродистая сталь (<0,02% С) относительно стойка к коррозии этого типа [151. Азот, обычно присутствующий в промышленных сплавах в количествах, достигающих нескольких сотых процента, не столь сильно способствует разрушениям, как углерод (рис. 18.3) [16]. При высоких температурах (например, при 1050 °С) углерод почти равномерно распределен в сплаве, однако в области температур сенсибилизации (или при несколько более высоких температурах) он быстро диффундирует к границам зерен, где соединяется преимущественно с хромом с образованием карбидов хрома (например, МазСв, в котором М обозначает хром и небольшое количество железа). В результате этого процесса прилегающие к границам зерен участки сплава обедняются хромом. Его содержание может упасть ниже 12 %, которые необходимы для поддержания пассивности. В местах превращений объем сплава меняется, и это изменение объема распространяется от границы зерен на небольшое расстояние в глубь зерна. В результате на протравленной поверхности наблюдается расширение границ зерен. В сплаве, обедненном хромом, образуются активнопассивные элементы с заметной разностью потенциалов. Зерна представляют собой катодные участки большой площади по сравнению с небольшими анодными участками границы зерен. Протекание электрохимических процессов приводит к сильной коррозии вдоль границ зерен и проникновению агрессивной среды в глубь металла. [c.305]

При резком охлаждении сплава с быстрым прохождением сенсибилизационной зоны углерод не успевает достичь границы зерен или прореагировать с хромом, даже если на гр анице зерен уже имеется повышенная концентрация хрома. Вместе с тем, если сплав очень долгое время (обычно нескоЛько тысяч часов) находится в области температур сенсибилизации, хром вновь диффундирует в обедненные им зоны. При этом восстанавливается пассивность и уменьшается чувствительность к воздействию агрессивной среды. Хотя азот образует с хромом нитриды, его присутствие менее опасно, чем наличие в сплаве углерода. Отчасти это, видимо, связано с тем, что нитриды образуются более [c.305]

Появление питтинга приводит к образованию активно-пассивного элемента с разностью потенциалов 0,5—0,6 В. Большая плотность тока в этом элементе отвечает высокой скорости коррозии в питтинге, являющемся анодом. В то же время участки сплава, непосредственно прилегающие к питтингу, находятся при потенциалах ниже критического значения. При протекании тока ионы С1" поступают в питтинг, образуя концентрированные растворы хлоридов железа (П), никеля и хрома (III). В результате их гидролиза раствор в питтинге подкисляется (рис, 18.4). В области накопления анодных продуктов коррозии нержавеющей стали 18-8 в 5 % растворе Na l при плотности тока 200 А/м (0,02 А/см ) измеренное значение pH = 1,5 [43]. [c.313]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология