Металлы широко используются во многих отраслях промышленности. Разработчики изделий часто используют коррозионностойкие металлы в различных областях применения, от деталей аэрокосмической техники, морского оборудования, музыкальных инструментов, теплообменников до конструктивных элементов.
Несмотря на то, что эти металлы обладают отличной жаропрочностью и структурной прочностью, их коррозионная стойкость может быть различной.
Поэтому для конкретных нужд необходимо использовать металлы с наилучшей коррозионной стойкостью.
В этой статье мы расскажем о нескольких распространенных коррозионно-стойких металлах.
Что такое коррозионно-стойкие металлы?
Коррозионностойкие металлы - это материалы, обладающие высокой устойчивостью к химическому разрушению под воздействием влаги, кислорода и других веществ. Они не ржавеют.
Эти металлы (такие как нержавеющая сталь, алюминий, титан и некоторые сплавы) образуют на своих поверхностях защитные оксидные или пассивирующие слои для предотвращения разрушения.
Эта особенность делает их идеальными для использования в суровых условиях, таких как морские перевозки, химическая обработка и наружное строительство, где прочность и долговечность имеют решающее значение.
Распространенные коррозионно-стойкие металлы
Существует множество типов коррозионно-стойких металлов, каждый из которых обладает уникальными свойствами и областью применения.
Алюминий
Алюминий - стандартный металл, используемый во многих сферах. Он обладает превосходной коррозионной стойкостью благодаря пассивирующему оксидному слою, который образуется на его поверхности.
Алюминиевые сплавы 1xxx, 3xxx и 5xxx демонстрируют самую сильную коррозионную стойкость, хотя большинство алюминиевых сплавов этой серии обладают высокой химической стойкостью.
Серия 1xxx: Эта серия содержит до 99% чистого алюминия и обеспечивает отличную коррозионную стойкость в типичных условиях применения.
Серия 3xxx: В этой серии в качестве основного легирующего элемента используется марганец, что делает ее коррозионную стойкость ниже, чем у алюминия 1xxx. Тем не менее, она обладает высокой пластичностью и хорошо подходит для холодной штамповки, требующей коррозионной стойкости.
Серия 5xxx: Эта серия имеет высокое содержание марганца, обеспечивая коррозионную стойкость, аналогичную алюминиевой серии 3xxx.
Серия 6xxx: В этой серии соблюден баланс между коррозионной стойкостью, прочностью и обрабатываемостью, что делает ее популярной для применения в конструкциях.
Высокотемпературные сплавы
Это специально разработанные высокоэффективные металлы, обладающие превосходной коррозионной стойкостью и механическими свойствами при высоких температурах. Эти сплавы используются в энергетике и аэрокосмической промышленности.
Высокотемпературные сплавы на основе кобальта: Обладают превосходной термокоррозионной стойкостью, имеют более высокую температуру плавления, чем другие высокотемпературные сплавы.
Высокотемпературные сплавы на основе никеля: Это наиболее часто используемые высокотемпературные сплавы, поскольку они обычно дешевле сплавов на основе кобальта. Они обладают высокой прочностью и отличной коррозионной стойкостью.
Высокотемпературные сплавы на основе железа: Эти сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью и прочностью при комнатной температуре. Они более экономичны, чем сплавы на основе никеля и кобальта.
Медь и медные сплавы
Чистая медь и ее сплавы известны своей коррозионной стойкостью. К распространенным медным сплавам относятся бронза (медь и олово) и латунь (медь и цинк).
Латунь:
Латунь - это сплав на основе меди с цинком в качестве основного элемента, иногда с небольшим количеством свинца, железа или алюминия.
Латунь обладает хорошей коррозионной стойкостью в большинстве атмосферных сред.
Медь вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя тонкий защитный слой оксида меди, который замедляет дальнейшее окисление. Цинк в латуни способствует повышению ее коррозионной стойкости, образуя плотный слой цинковой соли, который защищает металл.
Бронза:
Бронза представляет собой сплав меди и олова и обладает хорошей коррозионной стойкостью.
Олово, содержащееся в бронзе, образует устойчивый сплав с медью, повышая коррозионную стойкость. На воздухе, в пресной и морской воде бронза образует плотный пассивирующий слой, который предотвращает дальнейшую коррозию, защищая металл внутри.
Некоторые древние бронзовые артефакты в Китае, погребенные на протяжении тысяч лет, до сих пор хорошо сохранились, демонстрируя превосходную коррозионную стойкость бронзы.
Нержавеющая сталь
Нержавеющая сталь - широко распространенный коррозионностойкий металл. Элементы, входящие в ее сплав, определяют уровень ее коррозионной стойкости.
Нержавеющая сталь обладает превосходной устойчивостью к коррозии, что позволяет использовать ее в средах с высокими температурами и агрессивными химическими веществами.
Хром в нержавеющей стали образует защитный пассивирующий слой из оксида хрома, препятствующий разрушению.
Производители используют различные сплавы нержавеющей стали в таких отраслях, как пищевая, химическая, автомобильная, фармацевтическая и строительная промышленность. Эти сплавы делятся на три основных типа в зависимости от их микроструктуры:
Аустенитная нержавеющая сталь:
Эти сплавы обычно представляют собой нержавеющую сталь серии 300. К распространенным маркам относятся нержавеющие стали 304 и 316.
Аустенитная нержавеющая сталь обычно содержит 18% хрома и 8% никеля, а также небольшое количество марганца и азота. Эти сплавы являются одними из самых коррозионностойких металлов.
Ферритная нержавеющая сталь:
Ферритные нержавеющие стали относятся к серии 400.
Эти сплавы обычно содержат около 27% хрома, что повышает их прочность. В них меньше углерода, что делает их более вязкими.
Типичным примером является нержавеющая сталь 430A.
Мартенситная нержавеющая сталь:
Это сплавы серии 400, такие как нержавеющая сталь 420A. Они содержат 18% хрома, более высокое содержание углерода и не содержат никеля.
Мартенситная нержавеющая сталь тверже других коррозионностойких металлов, но она менее устойчива к коррозии по сравнению со сталью серии 300.
Титан
Титан широко используется в аэрокосмической промышленности благодаря превосходному соотношению прочности и веса. Он также обладает исключительной коррозионной стойкостью, что делает его полезным в промышленных приложениях.
Как и другие коррозионно-стойкие металлы, титан образует на своей поверхности пассивирующий оксидный слой, который является залогом его коррозионной стойкости.
Однако если оксидный слой поврежден, он быстро восстанавливается в присутствии влаги и кислорода.
Благодаря своей превосходной стойкости титан широко используется в таких областях, как хлорно-щелочная промышленность, где он противостоит растворам хлора.
Оцинкованная сталь - это металл с антикоррозийными свойствами. Она имеет цинковое покрытие, которое предотвращает появление ржавчины и дальнейшее окисление. Этот цинковый слой блокирует доступ кислорода и воды к находящейся под ним стали.
Оцинкованная углеродистая сталь обладает превосходной коррозионной стойкостью, эстетической привлекательностью и высокой степенью пригодности для вторичной переработки.
Производители используют оцинкованную сталь в автомобильных деталях, строительных компонентах и многих других областях, где требуется высокая коррозионная стойкость.
Методы повышения коррозионной стойкости металлов
Если металл может противостоять негативному воздействию агрессивных сред, он считается коррозионностойким. Производители и разработчики изделий часто следуют определенным процедурам, чтобы повысить коррозионную стойкость металла, поскольку некоторые металлы более устойчивы, чем другие. Вот некоторые стандартные методы:
Анодирование
Этот электрохимический метод формирует управляемый оксидный слой на таких металлах, как титан и алюминий.
Анодированный алюминий повышает устойчивость к коррозии, а также может быть окрашен в эстетические цвета.
Полировка поверхности
Полировка поверхности металла помогает удалить дефекты, создавая более гладкую поверхность и уменьшая дальнейшую коррозию.
Полировка поверхности улучшает как коррозионную стойкость, так и внешний вид.
Окрашивание распылением
Окраска распылением создает на поверхности металла защитный слой. Этот слой служит барьером, предотвращающим попадание коррозионных элементов и влаги на металл.
Правильная подготовка поверхности и выбор подходящей краски или покрытия являются залогом оптимального результата.
Гальваническое покрытие
Гальваника - это электрохимический процесс, при котором один металл осаждается на другой для улучшения поверхности металла. Нанесенный слой образует защитный барьер, повышающий коррозионную стойкость.
Для нанесения гальванических покрытий обычно используются такие металлы, как никель, хром и цинк.
