Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Мат.со спец.св. испр..doc
Скачиваний:
5
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
801 Кб
Скачать
☆

6.3.1 Факторы, влияющие на кислотостойкость и кислотостойкие сплавы

Стойкость сплавов к кислотам и кислым агрессивным средам зависит от концентрации кислоты, величины рН, температуры, от анионного состава кислой среды и ее окислительно-восстановительного потенциала. По действию на сплавы различают кислоты неокислительного характера (растворы НС1, Н2SO4) и кислые среды окислительного характера (НNO3 или смесь неокислительных кислот с окислителем). Для создания большинства кислотостойких пассивирующихся сплавов наиболее важны хром и титан. В нержавеющих и кислотостойких сталях хрома, например, должно быть не менее 13 %. Однако кислотостойкость этих сплавов часто оказывается недостаточной при наличии некоторых активирующих ионов (С1–, Br–, F–), она может также снижаться в чрезмерно окислительных средах при потенциалах более положительных, чем +1,0 В (явление перепассивации). Титан, в отличие от хрома и нержавеющих сталей, характеризуется пассивностью, устойчивой к хлорионам, и не склонен к перепассивации, стоек в «царской водке», в которой нестойки не только нержавеющие стали, но и благородные металлы. Однако в полностью безводных активных средах (солянокислом растворе метанола, дымящейся азотной кислоте, безводном хлоре) титан оказывается нестойким, поскольку его пассивность связана с возможностью образования оксидной пассивной пленки за счет кислорода воды.

Специфическое влияние на кислотостойкость сплавов оказывает ионный состав кислот. При образовании нерастворимых соединений металла с анионом кислоты появляется специфическая кислотостойкость металла, не связанная непосредственно с его тер­модинамической стабильностью или большой склонностью к пассивации, например, стойкость свинца в растворах Н2SO4, магния – в растворах HF, относительная стойкость железа в фосфорнокислых растворах. Органические кислоты воздействуют на сплавы менее активно, чем минеральные, причем тем активнее, как правило, чем меньше атомов углерода в молекуле кислоты.

При создании кислотостойких сплавов намечается основная закономерность, наиболее четко выявляемая в процессе образования гомогенных сплавов типа твердого раствора. Если в сплав ввести достаточное количество компонента, стойкого (по той или иной причине) в данной кислоте, появляется кислотостойкость и всего сплава, вызываемая этой же причиной. Так, при введении в медь золота, в никель – меди, а в железо – никеля (при достаточном легировании вторым компонентом первого) наблюдается повышение кислотостойкости сплава в неокислительных кислотах вследствие увеличения его термодинамической стабильности. При введении более пассивирующегося компонента (хрома) в менее пассивирующийся (железо) кислотостойкость всего сплава повышается вследствие возрастания пассивируемости твердого раствора железо – хром (нержавеющие кислотостойкие стали).

Введение в стали и никелевые сплавы молибдена, образующего с хлор-ионами нерастворимые хлороксидные соединения, повышает стойкость этих материалов к солянокислым растворам. В то же время способность молибдена к перепассивации приобретают и титановые сплавы, содержащие значительное количество молибдена (около 32 %), хотя сам титан к перепассивации не склонен. Все шире применяют сплавы титана с палладием (0,2 %), характеризующиеся достаточно высокой стойкостью в некоторых кислых средах (таблица 6.1), в то время как титан в этих условиях нестоек. Наиболее стойки в неокислительных кислотах сплавы титана с высоким содержанием молибдена

(31 – 35%), в т. ч. сплав марки 4201. Этот сплав стоек в ряде агрессивных растворов, включая горячие сернокислые и солянокислые, и разрушается только в очень концентрированных горячих растворах этих кислот (таблица 6.2) В азотной и окислительных кислотах он стоек при низких температурах и концентрациях, при повышенных температурах в окислительных средах его применение исключается. В этих условиях стойки сплавы, содержащие не более 5 % Мо.

Таблица 6.1 – Кислотостойкость титана и сплава титан-палладий

Агрессивная среда

Концентра-

ция, %

Скорость растворения, мм/год

титана марки ВТ1-0

сплава титан-палладий

Соляная кислота (tкип)

5

19,3

0,10

Серная кислота (tкип)

5

25,4

0,51

Фосфорная кислота (150 °С)

5

8,15

0,15

Муравьиная кислота (tкип)

85

4,26

0,1

Хлористый алюминий (tкип)

25

51,3

0,025

Хлористый кальций (177 °С)

73

2,13

0,00

Таблица 6.2 – Кислотостойкость титанового сплава марки 4201

Агрессивная среда

Концентра-

ция, %

Темпера-тура, °С

Продолжи-тельность испытаний, ч

Скорость растворения,мм/год

Серная кислота

5

5

15

15

40

85

150

175

125

150

125

120

—

—

—

—

—

—

0,25

1,40

0,16

6,90

0,20

16,6

Соляная кислота

5

15

15

20

20

tкип

150

tкип

20

tкип

—

—

—

—

—

0,054

0,64

0,23

0,014

0,4

Фосфорная кислота

15

50

70

80

150

tкип

tкип

tкип

125

125

125

0,02

0,10

0,15

0,8

Уксусная кислота

60

98

200

200

—

—

0,01

0,04

Муравьиная кислота

25

25

60

85

tкип

200

200

200

800

800

125

125

0,10

0,29

0,01

0,04

Аммиак

7

30

tкип

tкип

—

—

0,014

0,4

Щавелевая кислота

10

tкип

—

0,7

Азотная кислота

15

15

25

60

20

tкип

20

tкип

300

—

—

—

0,01

не стоек

0,1

не стоек

«Царская водка»

—

tкип

—

не стоек