1tom087

5. MATERIAŁOZNAWSTWO ELEKTROTECHNICZNE

176

ności ą_r. Warlość ą_r można jeszcze zmniejszyć zwiększając czystość metalu, co współcześnie jest realizowane w skali technicznej (obecnie uzyskuje się aluminium o czystości 99 9990/ a nawet 99,9999%).    ’

Rczystywność niektórych metali i stopów o dużej czystości maleje gwałtownie do niemierzalnej wartości poniżej pewnej temperatury charakterystycznej dla danego materiału Temperatura ta nosi nazwę temperatury krytycznej 7_cr lub temperatury przejścia i jest bliska 0 K. Zjawisko przewodzenia poniżej temperatury krytycznej nosi nazwę nadprzewodnictwa Pole magnetyczne w przypadku wystąpienia nadprzewodnictwa zostaje wyparte poz^ przewodnik. Zewnętrzne pole magnetyczne przy powierzchni przewodnika powoduje wzrost temperatury krytycznej. Po przekroczeniu określonej wartości natężenia tego pola. zwanego natężeniem krytycznym, wprowadzenie przewodnika w stan nadprzewodnictwa staje się niemożliwe. Temperatury krytyczne niektórych metali są podane w tabl. 5.1.

5.2.23. Korozja

Korozją metali i ich stopów nazywa się procesy wywołane oddziaływaniem środowiska, podczas których materiał — począwszy od swej powierzchni ulega przemianie ze stanu metalicznego w stan chemicznie związany. Oprócz narażeń środowiskowych odgrywają rolę również inne czynniki, np. mechaniczne naprężenia statyczne i dynamiczne.

Korozją materiałów niemetalicznych nazywa się proces ich niszczenia wywołany czynnikami chemicznymi, w' wyniku którego tworzą się związki zmieniające w sposób zasadniczy właściwości materiału i czyniące go niezdatnym do użycia.

Ogólnie wyróżnia się dwa mechanizmy korozji: korozję chemiczną i korozję elektrochemiczną. Ze względu na rodzaj zniszczeń korozyjnych rozróżnia się korozję np. wżerową, naprężeniową, zmęczeniową, a także korozję mikrobiologiczną wyw ołaną działaniem mikroorganizmów (bakterie grzybów' pleśniowych, drożdżaków).

Korozja chemiczna występuje wówczas, gdy na metal działają niemetale o bardzo małym przewodnictwie elektrycznym (m.in. powietrze, tlen, chlor, siarkowodór, pary siarki). W wyniku korozji na powierzchni metalu powstaje zgorzelina. Jeśli produktem korozji jest związek chemiczny lotny lub tworzący warstwę nieciągłą, to reakcja może przebiegać w dalszym ciągu na granicy faz. W przypadku natomiast warstwy ciągłej dalsza reakcja może zachodzić tylko wówczas, gdy czynnik działający korozyjnie dyfundujc przez tę warstwę. Korozja chemiczna występuje przede wszystkim w wysokich temperaturach, np. podczas wyżarzania metali w powietrzu.

Korozja elektrochemiczna metalu występuje w obecności elektrolitu.

Wartość potencjału clcktrochcmiczngo danego pierwiastka charakteryzuje jego zdolność do przejścia do roztworu. Im niższy jest potencjał, tym większa jest skłonność metalu do przejścia do roztworu, a więc mniejsza odporność na korozję. Potencjały elektrochemiczne

Tablica 5.2. Potencjały normalne metali, wg [5.8]

Metale o potencjale dodatnim		Metale o potencjale ujemnym
Metal/jon	Potencjał V	Metal/jon	Potencjał V
Złoto/Au^3*	+ 1.42	ołów/Pb^2 *	0,126
Platyna/Pt^2+	+ 1220	cyna/Sn^2 *	-0,140
Srebro/Ag *	+ 0,799	nikiel/NP ^+	-0.236
Rtęć/Hgi ‘	+ 0,798	kadm/(M^2 *	0,402
Miedź/'Cu^2+	+0,345	żelazo/Fe^2 +	-0,440
Micdź/Cu'	+ 0,522	cbrom/Cr^3+	-0.710
		cynk/Zn^2 ’	0,763
		aluminium/Al^3*	-1.670
		sód/Na ^+	-2.714
		wapń/Ca^2*	-2.870
		potas/K *	-2.924
„+” oznacza stopień jonizacji atomu.

i i ca S 3 Odporność niektórych metali na korozję (dane orientacyjne), ffisW^5-31; 5.40]

Roztwór

Kwas

Kwas

Chlor Cl

Amoniak NII3

Materiał

Kwas solny HO

Kwas azotowy HNOj

siarkowy n2so4

wo dorowy HF

octowy CH.COOH

soli NaCl i KC1

Stężenie

5%

50%

5%

50%

5%

50%

5%

50%

Aluminium

V

V

III

V

IV

V

V

IV

V

III

V

V

Brąz Cyna Miedź Mosiądz

V II

V IIT

V III

V V

III III

V V

V V

IV I

V I

V I

I III

V I

111

V

V

V

III

V

V

11

V

V

11

V

I

V

IV

V

n

V

V

11

III

IV

II

V

11

III

V

V

II

II

I

IV

V

I

I

III

Ołów

II

V

III

V

I

I

V

I

III

III

IV

II

platvna

I

I

I

I

—

—

—

—

1

V

Stal węglowa

V

V

V

V

III

V

V

IV

V

III

III

III

Żeliwo

V

V

V

V

V

V

V

V

V

III

III

III

Oznaczenie: I — doskonale odporny, 11 V — nieodporny.

dość odporny, III

średnio odporny, IV

mało odporny.

Inhibitory (opóźniacze) są substancjami organicznymi lub nieorganicznymi, które dodane w niewielkim stężeniu do środowiska powodują znaczne zmniejszenie szybkości korozji. Rozróżnia się inhibitory anodowe, katodowe oraz mieszane.

normalne najważniejszych metali zawiera tabl. 5.2. Odporność niektórych metali na działanie korodujące kilku związków podano w tabl. 5.3.

Niejednorodności chemiczne i fizyczne na powierzchni metalu są miejscami zarodkowania korozji. Niejednorodności chemiczne są wywołane zanieczyszczeniami, niejednorodnością kryształów oraz obecnością różnych faz w stopach wielofazowych. Niejednorodności fizyczne są spowodowane różnicami w odkształceniach i naprężeniach (korozja naprężeniowa) oraz chropowatością powierzchni.

Rozróżnia się następujące sposoby ochrony przed korozją:

—    dobór odpowiedniego metalu lub stopu;

—    osłabienie agresywności środowiska;

—    stosowanie ochrony elektrochemicznej;

—    stosowanie powłok ochronnych nakładanych na powierzchnię metalu.

Osłabienie agresywności środowiska można uzyskać przez jego odtlenienie lub dodawanie inhibitorów.

Inhibitory anodowe, zwane inaczej pasywatorami, są nieorganicznymi związkami utleniającymi, które dodane do korodującego roztworu zmieniają proces anodowy. Zamiast rozpuszczania metalu tworzą się tlenki na jego powierzchni, co powoduje przesunięcie potencjału korozyjnego w kierunku dodatnim. Użycie pasywatora w zbyt małym stężeniu lub wprowadzenie go do środowiska wówczas, gdy powierzchnia metalu ma już wżery, jest mało skuteczne, a nawet może spowodować przyspieszenie korozji.

Metalowe powłoki ochronne nakłada się kilkoma metodami, a mianowicie przez: zanurzenie w' ciekłym metalu (cynowanie, cynkowanie, ołowiowanie, aluminiowanie); platerowanie (nawalcowywanie folii metalowej na metal);

—- natrysk metali w stanie stopionym (ołów, cynk, kadm, aluminium); clektroosadzanie (cynk, kadm, nikiel, miedź, chrom, ołów); metody dyfuzyjne;

~ napylanie próżniowe.

i k    niemetalowe otrzymuje się przez wytworzenie za pomocą zabiegów chemicznych

j^ub elektrochemicznych odpowiedniego związku chemicznego na powierzchni metalu 'najczęściej tlenku, fosforanu lub chromianu).

. Niemetalowe powłoki ochronne nakładane na powierzchnię metalu dzieli się na nieorganiczne (emalie kwasoodporne, powłoki cementowe) oraz organiczne (lakiery, smoły, ^as,aIty» smary, farby).

12

^p°radnik inżyniera elektryka tom l