धातुओं का संक्षारण प्रतिरोध

संक्षारण प्रतिरोध क्या है?

संक्षारण प्रतिरोध करने के लिए धातु की क्षमता को संक्षारण प्रतिरोध कहा जाता है। यह क्षमता कुछ शर्तों के तहत जंग की दर से निर्धारित होती है। जंग की डिग्री का आकलन करने के लिए मात्रात्मक और गुणात्मक विशेषताओं का उपयोग किया जाता है।

गुणात्मक विशेषताएं हैं:

• धातु की सतह की उपस्थिति बदलना;

• धातु की सूक्ष्म संरचना में परिवर्तन।

मात्रात्मक विशेषताएं हैं:

• जंग के पहले फोकस की उपस्थिति से पहले का समय;

• समय की एक निश्चित अवधि में बनने वाले संक्षारण foci की संख्या;

• प्रति यूनिट समय में धातु का पतला होना;

• प्रति इकाई क्षेत्र प्रति इकाई समय में धातु के द्रव्यमान में परिवर्तन;

• प्रति इकाई सतह प्रति इकाई समय में जंग के दौरान अवशोषित या जारी गैस की मात्रा;

• किसी दिए गए संक्षारण दर के लिए विद्युत प्रवाह घनत्व;

• समय की अवधि में संपत्ति में परिवर्तन (यांत्रिक गुण, परावर्तकता, विद्युत प्रतिरोध)।

विभिन्न धातुओं में जंग के लिए अलग प्रतिरोध होता है।संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए, विशेष विधियों का उपयोग किया जाता है: स्टील, क्रोम चढ़ाना, एल्युमिनाइजेशन, निकल चढ़ाना, पेंटिंग, जस्ता कोटिंग, निष्क्रियता आदि के लिए मिश्र धातु।

लोहा और इस्पात

ऑक्सीजन और शुद्ध पानी की उपस्थिति में, लोहा जल्दी से खराब हो जाता है, सूत्र के अनुसार प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है:

संक्षारण की प्रक्रिया में, जंग की एक ढीली परत धातु को ढक लेती है, और यह परत इसे और विनाश से बिल्कुल भी नहीं बचाती है, जंग तब तक जारी रहती है जब तक कि धातु पूरी तरह से नष्ट न हो जाए। लोहे का अधिक सक्रिय क्षरण नमक के घोल के कारण होता है: यदि थोड़ा सा भी अमोनियम क्लोराइड (NH4Cl) हवा में मौजूद है, तो जंग की प्रक्रिया बहुत तेज हो जाएगी। हाइड्रोक्लोरिक एसिड (एचसीएल) के कमजोर समाधान में, प्रतिक्रिया भी सक्रिय रूप से आगे बढ़ेगी।

नाइट्रिक एसिड (HNO3) 50% से ऊपर की सांद्रता में धातु को निष्क्रिय कर देगा - यह एक सुरक्षात्मक परत के साथ कवर किया जाएगा, हालांकि यह नाजुक है। वाष्पीकृत नाइट्रिक एसिड लोहे के लिए सुरक्षित है।

सल्फ्यूरिक एसिड (H2SO4) 70% से ऊपर की सांद्रता में लोहे को निष्क्रिय कर देता है, और यदि स्टील वर्ग St3 को 40 ° C के तापमान पर 90% सल्फ्यूरिक एसिड में संग्रहित किया जाता है, तो इन परिस्थितियों में संक्षारण दर प्रति वर्ष 140 माइक्रोन से अधिक नहीं होगी। यदि तापमान 90 डिग्री सेल्सियस है, तो जंग 10 गुना अधिक दर से जारी रहेगा। 50% लोहे की सांद्रता वाला सल्फ्यूरिक एसिड घुल जाएगा।

फॉस्फोरिक एसिड (H3PO4) लोहे को संक्षारित नहीं करेगा, न ही निर्जल कार्बनिक सॉल्वैंट्स जैसे क्षारीय समाधान, जलीय अमोनिया, शुष्क Br2 और Cl2।

यदि आप पानी में एक हजारवाँ सोडियम क्रोमेट मिलाते हैं, तो यह सोडियम हेक्सामेटाफ़ॉस्फेट की तरह एक उत्कृष्ट लौह संक्षारण अवरोधक बन जाएगा। लेकिन क्लोरीन आयन (Cl-) लोहे से सुरक्षात्मक फिल्म को हटाते हैं और जंग को बढ़ाते हैं।लोहा तकनीकी रूप से शुद्ध है, इसमें लगभग 0.16% अशुद्धियाँ हैं और यह जंग के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी है।

मध्यम-मिश्र धातु और निम्न-मिश्र धातु स्टील्स

कम-मिश्र धातु और मध्यम-मिश्र धातु वाले स्टील्स में क्रोमियम, निकल या तांबे के मिश्रधातु जोड़ने से पानी और वायुमंडलीय जंग के प्रति उनका प्रतिरोध बढ़ जाता है। अधिक क्रोमियम, स्टील का ऑक्सीकरण प्रतिरोध जितना अधिक होगा। लेकिन अगर क्रोमियम 12% से कम है, तो ऐसे स्टील पर रासायनिक रूप से सक्रिय मीडिया का विनाशकारी प्रभाव पड़ेगा।

उच्च मिश्र धातु स्टील्स

उच्च-मिश्र धातु वाले स्टील्स में, मिश्र धातु घटक 10% से अधिक होते हैं। यदि स्टील में 12 से 18% क्रोमियम होता है, तो ऐसा स्टील भोजन के साथ लगभग किसी भी कार्बनिक अम्ल के संपर्क का सामना करेगा, नाइट्रिक एसिड (HNO3), क्षार, कई नमक समाधानों के लिए प्रतिरोधी होगा। 25% फॉर्मिक एसिड (CH2O2) में उच्च मिश्र धातु इस्पात प्रति वर्ष लगभग 2 मिमी की दर से क्षरण करेगा। हालांकि, मजबूत कम करने वाले एजेंट, हाइड्रोक्लोरिक एसिड, क्लोराइड और हलोजन उच्च मिश्र धातु इस्पात को नष्ट कर देंगे।

स्टेनलेस स्टील्स जिनमें 8 से 11% निकल और 17 से 19% क्रोमियम अकेले उच्च क्रोमियम स्टील्स की तुलना में जंग के लिए अधिक प्रतिरोधी हैं। ऐसे स्टील्स अम्लीय ऑक्सीकरण मीडिया, जैसे कि क्रोमिक एसिड या नाइट्रिक एसिड, साथ ही मजबूत क्षारीय का सामना करते हैं।

एक योज्य के रूप में निकेल गैर-ऑक्सीडाइजिंग वातावरण, वायुमंडलीय कारकों के लिए स्टील के प्रतिरोध को बढ़ाएगा। लेकिन वातावरण हैलोजन आयनों के साथ अम्लीय, कम करने वाला और अम्लीय है - वे निष्क्रिय ऑक्साइड परत को नष्ट कर देंगे, परिणामस्वरूप, स्टील एसिड के प्रतिरोध को खो देगा।

1 से 4% की मात्रा में मोलिब्डेनम के अतिरिक्त स्टेनलेस स्टील्स में क्रोम-निकल स्टील्स की तुलना में उच्च संक्षारण प्रतिरोध होता है।मोलिब्डेनम सल्फ्यूरिक और सल्फ्यूरिक एसिड, कार्बनिक अम्ल, समुद्री जल और हलाइड्स को प्रतिरोध देगा।

फेरोसिलिकॉन (13 से 17% सिलिकॉन के अतिरिक्त लोहा), तथाकथित आयरन-सिलिकॉन कास्टिंग, में SiO2 की ऑक्साइड फिल्म की उपस्थिति के कारण संक्षारण प्रतिरोध होता है और जिसे न तो सल्फ्यूरिक, न नाइट्रिक, और न ही क्रोमिक एसिड नष्ट कर सकते हैं। वे केवल इस सुरक्षात्मक फिल्म को मजबूत करते हैं। लेकिन हाइड्रोक्लोरिक एसिड (एचसीएल) फेरोसिलिकॉन को आसानी से खराब कर देगा।

निकल मिश्र और शुद्ध निकल

निकल कई कारकों के लिए प्रतिरोधी है, दोनों वायुमंडलीय और प्रयोगशाला, स्वच्छ और खारे पानी के लिए, कार्बोनेट्स, एसीटेट्स, क्लोराइड्स, नाइट्रेट्स और सल्फेट्स जैसे क्षारीय और तटस्थ लवणों के लिए। गैर-ऑक्सीजन युक्त और गैर-गर्म कार्बनिक अम्ल निकल को नुकसान नहीं पहुंचाएंगे, साथ ही 60% तक की सांद्रता में केंद्रित क्षारीय पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड (KOH) को उबालेंगे।

संक्षारण मीडिया को कम करने और ऑक्सीकरण करने, क्षारीय या अम्लीय लवणों के ऑक्सीकरण, नाइट्रोजन, नम गैसीय हैलोजन, नाइट्रोजन ऑक्साइड और सल्फर डाइऑक्साइड जैसे ऑक्सीकरण एसिड के कारण होता है।

मोनेल मेटल (67% तक निकेल और 38% कॉपर तक) शुद्ध निकल की तुलना में अधिक एसिड प्रतिरोधी है, लेकिन मजबूत ऑक्सीकरण एसिड की क्रिया का सामना नहीं करेगा। यह नमक के घोल की एक महत्वपूर्ण मात्रा में कार्बनिक अम्लों के काफी उच्च प्रतिरोध में भिन्न होता है। वायुमंडलीय और पानी के क्षरण से मोनल धातु को खतरा नहीं है; फ्लोराइड भी उसके लिए सुरक्षित है। मोनल मेटल प्लेटिनम की तरह 40% उबलते हाइड्रोजन फ्लोराइड (एचएफ) का सुरक्षित रूप से सामना करेगा।

एल्यूमीनियम मिश्र और शुद्ध एल्यूमीनियम

एल्युमीनियम की सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म इसे सामान्य ऑक्सीडाइज़र, एसिटिक एसिड, फ्लोरीन, अकेले वातावरण और कार्बनिक तरल पदार्थों की एक महत्वपूर्ण मात्रा के लिए प्रतिरोधी बनाती है।तकनीकी रूप से शुद्ध एल्युमीनियम, जिसमें अशुद्धियाँ 0.5% से कम हैं, हाइड्रोजन पेरोक्साइड (H2O2) की क्रिया के लिए बहुत प्रतिरोधी है।

यह अत्यधिक कम करने वाले वातावरण में कास्टिक ठिकानों की कार्रवाई से नष्ट हो जाता है। पतला सल्फ्यूरिक एसिड और ओलियम एल्यूमीनियम के लिए भयानक नहीं हैं, लेकिन मध्यम-शक्ति सल्फ्यूरिक एसिड इसे नष्ट कर देगा, जैसा कि गर्म नाइट्रिक एसिड होगा।

हाइड्रोक्लोरिक एसिड एल्यूमीनियम की सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म को नष्ट कर सकता है। पारा या पारा लवण के साथ एल्यूमीनियम का संपर्क पूर्व के लिए विनाशकारी है।

उदाहरण के लिए, शुद्ध एल्युमीनियम संक्षारण के लिए अधिक प्रतिरोधी है, उदाहरण के लिए, ड्यूरालुमिन मिश्र धातु (जिसमें 5.5% तक तांबा, 0.5% मैग्नीशियम और 1% मैंगनीज तक), जो जंग के लिए कम प्रतिरोधी है। इस संबंध में सिलुमिन (11 से 14% सिलिकॉन जोड़कर) अधिक स्थिर है।

कॉपर मिश्र और शुद्ध तांबा

शुद्ध तांबा और इसकी मिश्रधातुएं खारे पानी या हवा में जंग नहीं लगाती हैं। कॉपर जंग से डरता नहीं है: तनु क्षार, शुष्क NH3, तटस्थ लवण, शुष्क गैसें और अधिकांश कार्बनिक सॉल्वैंट्स।

मिश्र धातु जैसे कांस्य, जिसमें बहुत अधिक तांबा होता है, एसिड के संपर्क में आता है, यहां तक ​​​​कि ठंडे केंद्रित या गर्म तनु सल्फ्यूरिक एसिड, या कमरे के तापमान (25 डिग्री सेल्सियस) पर हाइड्रोक्लोरिक एसिड को केंद्रित या पतला करता है।

ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में कॉपर कार्बनिक अम्लों के संपर्क में आने पर संक्षारित नहीं होता है। तांबे पर न तो फ्लोरीन और न ही शुष्क हाइड्रोजन फ्लोराइड का विनाशकारी प्रभाव पड़ता है।

लेकिन तांबा मिश्र धातु और शुद्ध तांबा ऑक्सीजन मौजूद होने पर विभिन्न एसिड द्वारा खराब हो जाते हैं, साथ ही गीले एनएच 3, कुछ एसिड लवण, एसिटिलीन, सीओ 2, सीएल 2, एसओ 2 जैसी गीली गैसों के संपर्क में भी। कॉपर पारा के साथ आसानी से संपर्क करता है। पीतल (जस्ता और तांबा) जंग के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी नहीं है।

अधिक विवरण यहां देखें- इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में कॉपर और एल्युमिनियम

शुद्ध जस्ता

स्वच्छ पानी, स्वच्छ हवा की तरह, जिंक को खराब नहीं करता है। लेकिन अगर पानी या हवा में लवण, कार्बन डाइऑक्साइड या अमोनिया हैं, तो जस्ता का क्षरण शुरू हो जाएगा। जिंक बेस में घुल जाता है, विशेष रूप से जल्दी - नाइट्रिक एसिड (HNO3) में, और धीरे-धीरे - हाइड्रोक्लोरिक और सल्फ्यूरिक एसिड में।

कार्बनिक सॉल्वैंट्स और पेट्रोलियम उत्पादों का आमतौर पर जस्ता पर कोई संक्षारक प्रभाव नहीं होता है, लेकिन यदि संपर्क लंबे समय तक रहता है, उदाहरण के लिए फटा गैसोलीन के साथ, गैसोलीन की अम्लता बढ़ जाएगी क्योंकि यह हवा में ऑक्सीकरण करता है और जस्ता का क्षरण शुरू हो जाएगा।

शुद्ध सीसा

पानी और वायुमंडलीय जंग के लिए सीसा का उच्च प्रतिरोध एक प्रसिद्ध तथ्य है। यह जंग नहीं करता है मेरा नेतृत्व और जब मिट्टी में। लेकिन अगर पानी में बहुत अधिक कार्बन डाइऑक्साइड होता है, तो इसमें सीसा घुल जाएगा, क्योंकि लेड बाइकार्बोनेट बनता है, जो पहले से ही घुलनशील होगा।

सामान्य तौर पर, सीसा तटस्थ समाधानों के लिए बहुत प्रतिरोधी होता है, क्षारीय समाधानों के साथ-साथ कुछ एसिड के लिए प्रतिरोधी होता है: सल्फ्यूरिक, फॉस्फोरिक, क्रोमिक और सल्फ्यूरिक। 25 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड (98% से) के साथ, सीसा धीरे-धीरे घुल सकता है।

48% की सांद्रता पर हाइड्रोजन फ्लोराइड गर्म होने पर सीसे को घोल देगा। लीड हाइड्रोक्लोरिक और नाइट्रिक एसिड के साथ फार्मिक और एसिटिक एसिड के साथ दृढ़ता से प्रतिक्रिया करता है। सल्फ्यूरिक एसिड लेड क्लोराइड (PbCl2) की थोड़ी घुलनशील परत के साथ लेड को ढक देगा और आगे विघटन नहीं होगा। केंद्रित नाइट्रिक एसिड में, सीसा भी नमक की एक परत के साथ लेपित होगा, लेकिन पतला नाइट्रिक एसिड सीसे को भंग कर देगा। क्लोराइड, कार्बोनेट और सल्फेट सीसा के प्रति आक्रामक नहीं हैं, जबकि नाइट्रेट समाधान इसके विपरीत हैं।

शुद्ध टाइटेनियम

अच्छा संक्षारण प्रतिरोध टाइटेनियम की पहचान है।यह मजबूत ऑक्सीडाइज़र द्वारा ऑक्सीकृत नहीं होता है, नमक के घोल, FeCl3, आदि का सामना करता है। केंद्रित खनिज एसिड जंग का कारण बनेंगे, लेकिन यहां तक ​​​​कि 65% से कम की एकाग्रता में उबलते नाइट्रिक एसिड, सल्फ्यूरिक एसिड - 5% तक, हाइड्रोक्लोरिक एसिड - 5% तक - टाइटेनियम के क्षरण का कारण नहीं होगा। क्षारों, क्षारीय लवणों और कार्बनिक अम्लों के लिए सामान्य संक्षारण प्रतिरोध टाइटेनियम को अन्य धातुओं से अलग करता है।

शुद्ध जिरकोनियम

ज़िरकोनियम टाइटेनियम की तुलना में सल्फ्यूरिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के लिए अधिक प्रतिरोधी है, लेकिन एक्वारेजिया और गीले क्लोरीन के लिए कम प्रतिरोधी है। यह हाइड्रोजन पेरोक्साइड (H2O2) के लिए प्रतिरोधी, अधिकांश क्षारों और एसिड के लिए उच्च रासायनिक प्रतिरोध है।

कुछ क्लोराइड की क्रिया, केंद्रित हाइड्रोक्लोरिक एसिड, एक्वा रेजिया (सांद्र नाइट्रिक HNO3 (65-68 wt.%) और खारा HCl (32-35 wt.%) का मिश्रण, गर्म केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड और फ्यूमिंग नाइट्रिक एसिड-कारण जंग के संबंध में, यह हाइड्रोफोबिसिटी के रूप में जिरकोनियम की ऐसी संपत्ति है, अर्थात यह धातु पानी या जलीय घोल से गीली नहीं होती है।

शुद्ध टैंटलम

टैंटलम का उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध कांच के समान है। इसकी सघन ऑक्साइड फिल्म क्लोरीन, ब्रोमीन, आयोडीन की क्रिया से 150 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर धातु की रक्षा करती है। अधिकांश एसिड सामान्य परिस्थितियों में टैंटलम पर कार्य नहीं करते हैं, यहां तक ​​कि एक्वारेजिया और केंद्रित नाइट्रिक एसिड जंग का कारण नहीं बनते हैं। टैंटलम पर क्षारीय समाधानों का व्यावहारिक रूप से कोई प्रभाव नहीं पड़ता है, लेकिन हाइड्रोजन फ्लोराइड इस पर कार्य करता है, और केंद्रित गर्म क्षार समाधानों का उपयोग किया जाता है, टैंटलम को भंग करने के लिए क्षारीय पिघल का उपयोग किया जाता है।