โลหะผสมต้านการกัดกร่อนของ Ni-base

นิกเกิลบริสุทธิ์

นิกเกิลเป็นโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและการใช้งานหลักคือองค์ประกอบเสริมหรือวัสดุเมทริกซ์สำหรับสแตนเลสสตีลอัลลอยที่ทนต่อการกัดกร่อนและโลหะผสมอุณหภูมิสูง ในฐานะที่เป็นวัสดุโครงสร้างการใช้นิกเกิลบริสุทธิ์ในวิศวกรรมมี จำกัด มาก แต่การประยุกต์ใช้เป็นวัสดุเคลือบนั้นกว้างขวางมาก โลหะผสมนิกเกิลและนิกเกิลมีลักษณะของความแข็งแรงสูงพลาสติกสูงและการแปรรูปเย็นและร้อนง่าย ในสื่อจำนวนมากและสื่อการกัดกร่อนอย่างรุนแรงโลหะผสมนิกเกิลมีความต้านทานการกัดกร่อนสูง ดังนั้นโลหะผสมนิกเกิลและนิกเกิลจึงเป็นโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนจำนวนมาก

ศักยภาพอิเล็กโทรดมาตรฐานของนิกเกิลคือระดับ E =-0.25 V ซึ่งเป็นลบมากกว่าไฮโดรเจนในลำดับที่มีศักยภาพ การพูดทางอุณหพลศาสตร์มันควรได้รับการกัดกร่อนของไฮโดรเจนวิวัฒนาการในการเจือจางกรดที่ไม่ใช่ออกซิไดซ์ แต่ในความเป็นจริงอัตราการวิวัฒนาการของไฮโดรเจนนั้นช้ามาก นี่เป็นเพราะปฏิกิริยาของขั้วบวกของนิกเกิลสูงมากทำให้เกิดการกัดกร่อนที่สูงมากดังนั้นจึงมีความเสถียรในกรดที่ไม่ใช่ออกซิไดซ์ หากมีออกซิเจนในกรดแม้ว่าปฏิกิริยาขั้วบวกจะไม่ได้รับผลกระทบ แต่ก็จะเพิ่มแรงไฟฟ้าเริ่มต้นอย่างมากของเซลล์การกัดกร่อนและเพิ่มอัตราการกัดกร่อนอย่างมีนัยสำคัญ นิกเกิลออกไซด์ละลายได้ในกรด แต่ไม่ละลายในอัลคาไลและความต้านทานการกัดกร่อนจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มค่า pH ของสารละลาย นิกเกิลและอัลลอยด์เปลี่ยนไปสู่สถานะที่ไม่โต้ตอบและมีแนวโน้มที่จะมีเสถียรภาพ

นิกเกิลมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูงทั้งในชั้นบรรยากาศที่แห้งและชื้น แต่ไม่ได้อยู่ในบรรยากาศที่มี₂ (ที่ซัลไฟด์เกิดขึ้นที่ขอบเขตของเมล็ดซึ่งนำไปสู่การแตกการกัดกร่อนระหว่างเกรน)

นิกเกิลค่อนข้างคงที่ที่อุณหภูมิห้องในกรดเจือจางที่ไม่ออกซิไดซ์เช่น HCl แต่เมื่อเพิ่มความเข้มข้นของสารออกซิแดนท์ (Fecl ₂, CUCL ₂, HGCL ₂, AgNO3) และการระบายอากาศหรือเพิ่มอุณหภูมิอัตราการกัดกร่อนจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ นิกเกิลไม่ได้ทนต่อการกัดกร่อนในสื่อออกซิไดซ์เช่นกรดไนตริกไม่เสถียรในกรดฟอร์มิกและกรดอะซิติกและสึกกรดในสารละลายแอมโมเนีย
คุณสมบัติที่โดดเด่นของนิกเกิลคือความมั่นคงที่สมบูรณ์ในการแก้ปัญหาอัลคาไลน์ทั้งหมดไม่ว่าจะอยู่ที่อุณหภูมิสูงหรือในอัลคาไลที่หลอมเหลว ดังนั้นนิกเกิลจึงเป็นหนึ่งในวัสดุที่ยอดเยี่ยมสำหรับการผลิตภาชนะบรรจุอัลคาลีที่หลอมเหลว อย่างไรก็ตามนิกเกิลภายใต้ความเครียดแรงดึงมีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนการกัดกร่อนในระดับสูงในความดันสูงอุณหภูมิสูง (300-500 องศา) และความเข้มข้นสูง (75%~ 98%) กัดกร่อนหรืออัลคาไล ดังนั้นการหลอมบรรเทาความเครียดควรดำเนินการก่อนการใช้งาน

1. อิทธิพลขององค์ประกอบการผสมต่อการต้านทานการกัดกร่อน
องค์ประกอบการผสมที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ Cu, Mo, Cr, Fe, Si, Mn ฯลฯ ผลกระทบของพวกเขาต่อการต้านทานการกัดกร่อนมีดังนี้:
CU สามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของ Ni ในกรดที่ไม่ใช่ออกซิไดซ์และตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการทื่ออย่างสม่ำเสมอในน้ำทะเลที่ไหลผ่านความเร็วสูง
MO และ W ช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของ Ni ในกรดโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการลดกรด CR ช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของนิกเกิลในก๊าซที่มีอุณหภูมิสูง Si ทนทานต่อการกัดกร่อนของกรดซัลฟิวริกเข้มข้นและเพิ่มความแข็งแรง
FE ไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความต้านทานการกัดกร่อน แต่การเพิ่มปริมาณเหล็กที่เหมาะสมลงในโลหะผสมนิกเกิลหลายองค์ประกอบสามารถเสริมสร้างเมทริกซ์และปรับปรุงความสามารถในการทำงานโดยไม่ส่งผลกระทบต่อความต้านทานการกัดกร่อน เนื่องจากต้นทุนต่ำเหล็กสามารถประหยัดองค์ประกอบที่หายากและลดต้นทุน
โลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนของนิกเกิลที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรม ได้แก่ ซีรี่ส์ Ni Cu, Ni Mo Series, Ni CR Series ฯลฯ

2. Alloy Ni Cu
Ni และ Cu สามารถสร้างสารละลายที่ไม่มีที่สิ้นสุด เมื่อเนื้อหานิกเกิลในโลหะผสมน้อยกว่า 50%ความต้านทานการกัดกร่อนของมันจะใกล้เคียงกับทองแดง เมื่อเนื้อหานิกเกิลมากกว่า 50%ความต้านทานการกัดกร่อนของมันอยู่ใกล้กับนิกเกิล
Ni Cu Alloy เป็นโลหะผสม monel (27% ~ 29% Cu, 2% ~ 3% Fe, 1.2% ~ 1.8% mn, นิกเกิลสมดุล) ซึ่งรวมข้อดีมากมายของนิกเกิลและทองแดง มันทนต่อการกัดกร่อนมากกว่านิกเกิลบริสุทธิ์ในการลดสื่อและทนต่อการกัดกร่อนมากกว่าทองแดงบริสุทธิ์ในสื่อออกซิไดซ์ โดยทั่วไปจะมีการทนต่อการกัดกร่อนสำหรับองค์ประกอบฮาโลเจน, สารละลายที่เป็นกลาง, สารละลายอัลคาไลที่มีการกัดกร่อนที่อุณหภูมิและความเข้มข้นบางอย่างเช่นเดียวกับกรดไฮโดรคลอริกเจือจางกรดซัลฟูริกกรดฟอสฟอริก ฯลฯ ที่อุณหภูมิปานกลาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันทนต่อการกัดกร่อนในกรดไฮโดรฟลูออริกที่มีความเข้มข้นและอุณหภูมิต่าง ๆ และประสิทธิภาพของมันเป็นอันดับสองรองจากทองคำขาวและเงิน โลหะผสม Ni Cu มักใช้ในการผลิตชิ้นส่วนที่สัมผัสกับน้ำทะเลปั๊มน้ำของเหมืองรวมถึงอุปกรณ์ในการผลิตอาหารยาและสาขาอื่น ๆ
ความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมของโลหะผสม Ni Cu เกิดจากการก่อตัวของส่วนประกอบที่ทนต่อการกัดกร่อนที่ได้รับการเสริมสมรรถนะบนพื้นผิวที่จุดเริ่มต้นของการกัดกร่อน

3. Ni Mo Alloy
Ni และ Mo สามารถสร้างชุดของโซลูชั่นที่เป็นของแข็ง อัลลอย Ni Mo มีคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมและความต้านทานการกัดกร่อนทำให้เป็นวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม ปริมาณโมลิบดีนัมควรสูงกว่า 20% (รูปที่ 7-1) และโลหะผสม Ni MO ที่ใช้กันทั่วไปรวมถึง 0NI65MO28FE5V และ 00NI70MO28
ในบรรดาโลหะผสมนิกเกิลเกรดอุตสาหกรรม 0NI65MO28FE5V และ 00NI70MO28 โลหะผสมมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนกรดไฮโดรคลอริกที่ดีที่สุด หากออกซิเจนหรือออกซิแดนท์เช่น Fe 3+ และ Cu ² * ไอออนถูกนำเข้าสู่กรดไฮโดรคลอริกการกัดกร่อนจะถูกเร่ง โลหะผสมทั้งสองมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนกรดซัลฟิวริกที่ดีที่สุด ในกรดซัลฟูริกที่มีความเข้มข้น 60% ถึง 70% พวกเขาทนต่อการกัดกร่อนที่อุณหภูมิจนถึงจุดเดือด (อัตราการกัดกร่อนน้อยกว่า 0.13 มม./ปี) หากกรดมีออกซิเจนก็จะเร่งการกัดกร่อน
โลหะผสม Ni Mo มีความต้านทานต่อความเข้มข้นและอุณหภูมิเกือบทั้งหมดของกรดฟอสฟอริก แต่โดยทั่วไปจะไม่ทนต่อการกัดกร่อนของกรดไนตริก

4. Alloy Ni Cr
ปริมาณโครเมียมในโลหะผสม Ni CR นั้นเทียบเท่ากับสแตนเลสและความต้านทานการกัดกร่อนของพวกเขาคล้ายกันในสื่อการกัดกร่อนทั่วไป เนื่องจากปริมาณนิกเกิลที่สูงขึ้นในโลหะผสมโครเมียมนิกเกิลเมื่อเทียบกับสแตนเลสความต้านทานการกัดกร่อนของพวกเขาและความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงจะดีกว่าในสื่อเช่นสารละลายอัลคาไลน์ร้อนและอัลคาไลน์ซัลไฟด์