نظرة عامة على مقاومة المواد المعدنية الخاصة الشائعة للتآكل

يمكن أن تلبي المواد المعدنية الخاصة، ذات المقاومة الجيدة للتآكل وأداء المعالجة الميكانيكية الجيدة، متطلبات مقاومة تآكل معدات إنتاج المصنع بشكل كبير وتحسين درجة مقاومة المعدات للتآكل. فيما يلي نظرة عامة على مقاومة التآكل للمواد المعدنية الخاصة الشائعة للتآكل.

مادة التيتانيوم

التيتانيوم معدن ذو ميل تخميل قوي. في الهواء والمحاليل المائية المؤكسدة أو المحايدة، يمكن تشكيل طبقة أكسيد واقية مستقرة بسرعة وتلقائية، حتى في حالة تلف الطبقة لبعض الأسباب. لذلك، يتمتّع التيتانيوم بمقاومة ممتازة للتآكل في الوسط المؤكسد والمحايد. ونظراً لخصائصه التخميلية الهائلة، فإن التيتانيوم نفسه لا يسرّع التآكل عندما يتلامس مع معادن غير متجانسة في كثير من الحالات، لكنه قد يسرّع تآكل المعادن غير المتجانسة. على سبيل المثال، عندما تتلامس سبائك Pb أو Sn أو النحاس أو النحاس أو المونيل مع التيتانيوم لتكوين ثنائي كهربائي في التركيز المنخفض للحمض غير المؤكسد، يتسارع تآكل هذه المواد، بينما لا يتأثر التيتانيوم.

يؤثر محتوى الحديد في التيتانيوم على مقاومة التآكل في بعض الوسائط. وبالإضافة إلى المواد الخام، غالبًا ما يكون سبب زيادة الحديد هو تلوث اللحام بتسلل الحديد، بحيث يزداد محتوى الحديد في جزء من اللحام، وفي هذا الوقت يكون التآكل ذو طبيعة غير متساوية. من المحتم تقريبًا أن يتسارع تلوث الحديد على سطح التلامس بالتيتانيوم في منطقة تلوث الحديد، خاصة في وجود الهيدروجين. عندما تتسبب طبقة أكسيد التيتانيوم على السطح الملطخ في تلف ميكانيكي، يتسرب الهيدروجين إلى المعدن. وفقًا لدرجة الحرارة والضغط والظروف الأخرى، ينتشر الهيدروجين وفقًا لذلك، مما يجعل التيتانيوم ينتج درجات مختلفة من التقصف الهيدروجيني. لذلك، يجب تجنّب تلوّث التيتانيوم بالحديد السطحي عند استخدامه في أنظمة تحمل الهيدروجين ودرجة الحرارة والضغط المتوسطين.

النيكل والسبائك القائمة على النيكل

النيكل لديه ميل كبير لأن يصبح غير حاد. في درجات الحرارة العادية، يكون سطح النيكل مغطى بطبقة أكسيد، مما يجعله مقاومًا للتآكل في الماء والعديد من المحاليل الملحية.

النيكل مستقر إلى حد ما في درجة حرارة الغرفة في الأحماض المخففة غير المؤكسدة، مثل حمض الهيدروكلوريك <15% وحمض الكبريتيك <17% والعديد من الأحماض العضوية. ومع ذلك، يزداد معدل تآكل النيكل بشكل كبير مع زيادة المؤكسدات (FeCl2 وCuCl2 وHgCl2 وAgNO3 وهيبوكلوريت) والتهوية.

النيكل مستقر تمامًا في جميع المحاليل القلوية، سواءً كانت درجة الحرارة العالية أو القاعدة المنصهرة، وهي الخاصية البارزة للنيكل.

إن سبيكة المونيل أكثر مقاومة للتآكل من النيكل في الوسط المختزل والنحاس في الوسط المؤكسد، وهي مقاومة جداً للتآكل بمجرد دخول الأكسجين في أي تركيز لحمض الهيدروفلوريك. ومع ذلك، تنخفض مقاومته لحمض الهيدروفلوريك عندما يكون هناك تهوية ومؤكسد في المحلول، أو عندما تكون هناك بعض الشوائب الضارة مثل ملح الحديد أو ملح النحاس في المحلول. بالإضافة إلى البلاتين والفضة، تُعد سبيكة المونيل واحدة من أفضل المواد لمقاومة تآكل حمض الهيدروفلوريك.

الكوبرونيكل

تتشابه مقاومة الكوبرونيكل للتآكل مع مقاومة النحاس النقي للتآكل، ويحدث تآكل خطير في الأحماض غير العضوية، خاصةً في حمض النيتريك. ولكن بالنسبة لحمض الهيدروفلوريك بتركيز أقل من 70%، فإنه مقاوم للتآكل في غياب الأكسجين وتحت درجة الغليان. إلى جانب ذلك، فإن الكوبرونيكل أقل تآكلًا في الأحماض غير العضوية والمحاليل القلوية والمركبات العضوية.

في الصودا الكاوية، أو في الصودا الكاوية الإلكتروليتية الغشائية، يمكن استخدام B30 (70-30 سبيكة النحاس والنيكل) بدلاً من النيكل النقي لإنتاج معدات مبخر الفيلم، وخاصة الأجزاء المتساقطة من الفيلم، والتي لن تحسن فقط من عمر الخدمة ولكن أيضًا توفر 70 بالمائة من النيكل. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا أن تحل سبيكة B10 (91-9 Cu/Ni) محل النيكل النقي لإنتاج أنبوب المبخر ومعدات المبخر. وعلاوة على ذلك، فإن الكوبرونيكل مقاوم للغاية للتآكل في مياه البحر، لذلك عادةً ما يستخدم المبادل الحراري المبرد بمياه البحر الكوبرونيكل من B10 و B30.

الزركونيوم

يتمتع الزركونيوم بمقاومة تآكل أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النيكل الأساسية والتيتانيوم. كما أن خواصه الميكانيكية والتكنولوجية مناسبة لتصنيع الحاويات والمبادلات الحرارية.

نادراً ما كان الزركونيوم يستخدم في الإنتاج الصناعي بسبب ارتفاع سعره. ومع ذلك، مع تطور الصناعة الكيميائية المحلية، يتم استخدام مواد الزركونيوم بشكل متزايد في العديد من المعدات ذات التآكل القوي، مما يحسن بشكل كبير من عمر الخدمة وموثوقية المعدات ويحقق فوائد اقتصادية أفضل. في الوقت الحاضر، أصبحت التكنولوجيا ناضجة بشكل متزايد من إنتاج الزركونيوم إلى تصميم وتصنيع وفحص المعدات، مما يوفر أساسًا للتطبيق الواسع لحاويات الزركونيوم.

التنتالوم

يتمتع التنتالوم باستقرار كيميائي عالٍ ومقاومة كيميائية وتآكل في الغلاف الجوي تحت 150 ℃ قدرة قوية جدًا، فهو مقاوم للتآكل حتى في تلوث الغلاف الجوي الصناعي. تحت 200 ℃، يتمتع الوسط الحمضي والقلوي للتنتالوم بثبات عالٍ، وهو أعلى من الذهب أو البلاتين.

التنتالوم غير مقاوم للتآكل في الغسول المركز. وهو غير مقاوم ليوديد البوتاسيوم والمحلول الذي يحتوي على أيونات الفلور. تآكل التنتالوم هو تآكل موحد وشامل، وهو غير حساس للشق ولا يحدث تآكل موضعي مثل إجهاد التآكل والتشقق التآكلي. يمكن استخدام خاصية التنتالوم هذه كمواد طلاء وتبطين.

المواد المعدنية المركبة

على الرغم من أن المواد المعدنية الخاصة تتمتع بمقاومة أفضل للتآكل، إلا أنها أيضًا باهظة الثمن نسبيًا، وهو أحد أسباب عدم إمكانية استخدامها على نطاق واسع. ومع ذلك، تعزز تكنولوجيا المواد المعدنية المركبة تطبيق هذه المواد المعدنية الخاصة من جانب آخر.

إن المواد المعدنية المركبة هي مادة معدنية جديدة تتكون من عدة معادن أو عناصر سبيكة مثل أ، ب، ج، إلخ. تتجمع الروابط المعدنية المتكونة على سطح جميع مناحي الحياة لتجعل المواد المعدنية المركبة لها نفس خصائص المواد المعدنية الأحادية الأصلية أو أفضل منها. وهي ليست أ ولا ب (أو ج). فهي تجمع بين مزايا المكونات المكونة لها وتتغلب على أوجه القصور في أداء المكون الواحد. لا تعمل المواد المعدنية المركبة على تحسين تصميم المواد فحسب، بل تجسد أيضًا مبدأ الاستخدام المعقول للمواد.