ОСНОВНЫЕ ВИДЫ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛА.

Газовая коррозия металла. В случае окисления металлов и сплавов при высоких температурах в металлической фазе протекает диффузия растворившихся в металле компонентов, точечных дефектов в форме вакансий и легирующих компонентов. Эти процессы могут проявляться как каждый в отдельности, так и в различных сочетаниях.

В основе внутреннего окисления лежит формирование продукта реакции внутри металлической фазы (твердые растворы и др.), отличающегося по физико-химическим свойствам от исходного металла. Внутреннее окисление происходит при условии растворимости окислителя в металле, причем подвижность растворенного окислителя в металле должна быть больше, чем подвижность электроотрицательного компонента сплава. При этом скорость диффузии окислителя растет параболически.

Зона внутреннего окисления возникает в сплавах, имеющих легирующую добавку. Так, в сплаве железо — никель окалина состоит из окислов железа, и поверхность сплава более инертна к коррозии, поэтому в металлической фазе возникают два противоположно направленных потока частиц разных металлов (Ni и Fe) и одновременно происходит диффузия кислорода в глубь сплава. Если сплав окисляется полностью внутри, т. е. без поверхностной окалины, то образуются две зоны: внутренняя, состоящая из основного металла без включения легирующего элемента, и внешняя, состоящая из основного металла и включений легирующего элемента и окислителя.

Внутреннее окисление при отсутствии внешней пленки обычно происходит в сплавах на основе золота, серебра, никеля и др. При этом глубина зоны окисления увеличивается пропорционально квадратному корню из времени и зависит от молярной доли легирующего компонента в сплаве. Такое окисление наблюдается при 850°С

Переход от внутреннего окисления сплавов к внешнему для сплавов, в которых основной компонент не окисляется, происходит при повышенной концентрации менее благородного растворенного компонента до концентрации, достаточной для образования критического объема окисла в коррозионном очаге. Выпадающие при этом частицы окислов препятствуют дальнейшему проникновению кислорода внутрь металла, блокируя пути диффузии.

Внутреннее окисление при образовании внешней пленки происходит в сплавах типа Cu — Be, Cu — Аl, Cu — Zn, Ni-Cr и др. При 800-1000°С внешняя пленка растет за счет диффузии к поверхности ионов более благородного металла. Например, образование слоя ВеО в сплаве Cu - Be препятствует диффузии катионов меди к внешней части пленки, но благодаря наличию пор окисление меди может происходить путем переноса кислорода в газовой фазе через поры.

В сплавах Ni — Cr частицы внутреннего окисла Cr₂O₃ выходят во внешнюю пленку. Дальнейшее взаимодействие окисла с поверхностной пленкой, состоящей из NiO, происходит за счет растворения ионов Cr³⁺ в решетке NiO и выпадения NiCr₂O₄ или путем реакции в твердой фазе с образованием того же соединения. Внутренние окислы обычно выпадают в форме сферических частиц или длинных параллельных пластинок, ориентированных перпендикулярно к внешней поверхности и распределенных в ней равномерно.

Для изучения механизма высокотемпературного окисления применяют изотопы, в частности для цветных металлов ³⁵S. Исследуемый металл сначала окисляют в среде без радиоактивных изотопов. Через определенное время в окислительную среду вводят изотоп и окисляют до образования окалины определенной толщины. Если окислительный процесс происходит благодаря диффузии металла, направленной наружу, то радиоактивный изотоп обнаруживается только в тонких наружных слоях. Когда окисление направлено от металла (например, от меди под тонким слоем золота), изотоп обнаруживается в наружном и внутренних слоях окалины.

Основными способами защиты сплавов от газовой коррозии металла являются рациональный подбор состава сплава, создание защитных поверхностных слоев, предварительная обработка сплавов в окисляющих средах в условиях пониженных температур.

Петр Степанович Мельников. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении, 1979.