1.8 Химическая коррозия некоторых металлов и сплавов на

воздухе

Атмосферный воздух представляет смесь газов, состоящую из азота (78,09 об. %), кислорода (20,95 об. %) и других газов ( 0,96 об. % : Ar  0,932; CO₂  0,03; Ne  1,8^.10 ^{- 3}; He  4,6^.10 ^{- 4}). В среде воздуха при высокой температуре во многих случаях происходит быстрое окисление поверхности металла в основном кислородом. Различные металлы и сплавы в разных температурных интервалах окисляются по-разному.

Коррозия железа и его сплавов. Железо ( t_ПЛ = 1539 ⁰С,  = 7,86 г/см³) с азотом воздуха непосредственно не соединяется. Взаимодействие происходит с кислородом. В зависимости от темпе-ратуры образуются: оксид железа (lll)  Fe₂O₃ (гематит)  от темно-красного до черного цвета,  = 5,25 г/см³; оксид железа (ll,lll)  Fe₃O₄ (магнетит, окалина)  двойное соединение FeO и Fe₂O₃, относится к классу шпинелей, синевато-чёрного цвета непрозрачное вещество, притягивается магнитом, проводит электрический ток,  = 5,18 г/см³; оксид железа(ll)  FeO (вюстит)  имеет черный цвет,  = 5,7 г/см³.

Оксид железа (lll) Fe₂O₃ (железный сурик, охра) применяется в качестве пигмента для красок. Его получают умеренным нагреванием на воздухе порошкообразного магнетита Fe₃O₄. Этот метод применяли ещё в древности для получения красной окиси железа из черной магнетитовой руды. Прокаливание при очень высокой температуре (выше 1400 ⁰С) наоборот сопровождается переходом Fe₂O₃ в Fe₃O₄. Нагревание до ещё более высоких температур вызывает уменьшение содержания кислорода в оксидах железа и образуется FeO. Оксид железа (ll) делает железо красноломким, то есть ковка при красном калении сопровождается в этом случае образованием трещин.

Коррозия меди и её сплавов. Азотом, а также углеродом медь

(Cu  t_ПЛ = 1083 ⁰С,  = 8,92 г/см³) непосредственно не окисляется даже при высокой температуре. При нагревании меди до 400 ⁰С на воздухе образуется оксид меди (ll)  CuO (в природе минерал мелаконит)  черный землистый продукт,  = 6,45 г/см³. Нагревание с ограниченным доступом воздуха и при 800 ⁰С вызывает образование оксида меди (l)  Сu₂O (в природе минерал куприт)  цвет от красного до черно-коричневого,  = 6,0 г/см³.

Коррозия никеля и его сплавов. При обыкновенной температуре по отношению к воде и воздуху компактный никель (Ni - t_ПЛ

= 1455 ⁰С,  = 8,90 г/см³) очень устойчив. С кислородом начинает взаимодействовать при 500 ⁰С. Соединения никеля с кислородом: оксид никеля(ll)  NiO (в природе минерал бунзенит)  зелёного цвета,  = 7,4 г/см³; оксид никеля(lll)  Ni₂O₃  чёрного цвета, содержание кислорода значительно ниже, чем следует из формулы. Всегда содержит воду и его формула может быть приблизительно такой  Ni₂O₃^.xH₂O.

Коррозия хрома. Хром (Cr - t_ПЛ = 1900 ⁰С,  = 7,2 г/см³) при обыкновенной температуре весьма устойчив. Он не окисляется кислородом воздуха даже в присутствии влаги. Взаимодействует с кислородом и азотом при нагревании. Образует оксиды: оксид хрома (ll) - CrO  черный порошок,  = 2,56 г/см³; оксид хрома (lll) - Cr₂O₃ (в природе встречается в виде хромовой охры)  порошок зелёного цвета, в кристаллах черного цвета,  = 5,21 г/см³. Cr₂O₃ получается окислением металлического хрома кислородом воздуха при высокой температуре. Оксид хрома (ll) CrO при сильном нагревании в среде воздуха превращается в оксид хрома (lll) Cr₂O₃.

Коррозия алюминия и его сплавов.

Алюминий (Аl - t_ПЛ = 660,2 ⁰С,  = 2,7 г/см³) на воздухе вследствие образования чрезвычайно тонкой плёнки оксида или гидроксида, прочно сцеплённой с поверхностью металла, очень стоек даже при сравнительно высокой температуре (100 ⁰С). При нагревании на поверхности алюминия образуется оксид алюминия (lll)  Al₂O₃  бесцветный,  =3,6 г/см³.

Cплавы алюминия также обладают достаточно высокой корро-зионной стойкостью при умеренных температурах.