1.6. Металдардың химиялық тоттануы
Химия тоттану тікелей металл мен тоттандырғыш орта- ның арасында болатын химиялық реакция кезінде жүреді.
Бу қазандығын пайдалану кезеңінде металдың химиялық тоттануы үнемі болып жатады. Химиялық тоттану жүрген кезде түзілетін сутегі бумен ұшып кетеді.
Металл иондарының ерітіндіге өту химиялық тетігінде • және тотықтырғышының қабаттасқан реакцияда тотықсыз- дануы беттің ылғи бір учаскесінде бір актілерде жүреді. Химиялық тоттану металдың потенциалына тәуелді бол- майды.
Металдардың тотығу кинетикасын әдетте қабырша- ғының жуандығы мен тотығу уақыттың, 1 аралығындағы математикалық тәуелділігі түрінде ұсынады. Бұл тәуел- діліктің сипаты химиялық тоттану жүру кезіндегі темпера- турамен анықталады.
Оксид қабыршағы қалың болған кезде, оның өсуі [19] параболалық және сызықтық тәуелділіктермен суреттеледі
у2 = к2 х і, У = к3х*,
мұндағы, к2, к3 - константалар.
Сонымен бірге параболо-сызықтық деп аталатын да тәуелділік болады. Бұл жағдайда металдың оксид қабырщаҒы бастапқыда параболаның заңы бойынша үлкейеді, содан соң - сызықтық заң бойынша үлкеюі мүмкін.
Жоғары температура кезінде металдардың тотығуы параболалық заң бойынша ағады. Бұл заң барлық кейбір түрақты температуралық шекараға (әртүрлі металлдар үшін) жеткен металдар үшін жарамды болып табылады.
Темір оттегімен тотыққанда оксидтің үш түрі пайдабо- лады: ҒеО - вюстит, Ғе304 - магнетит және Ғе203 екі түрде- гематит пен магемит. Вюстит температура 570 °С-ден жоғары кезде түрақты, ал температура 570 °С-ден төмен кезде ол ыдырайды.
Төменгі температуралар кезінде темірдің тотығуы логарифмдік заң бойынша, ал 250-ден 1000 °С-ге дейінп температуралар интервалында - параболалық заң бойынша жүреді (1.45):
У = Ц х і (логарифмдік).
Химиялык тоттанү кезінле казанлыктардын бу і ускенде, ерімеитін өнімдерді - мы-
рыш гидрототығын береді. Жалпы жағдайьшда тоттану учаскелерінің тікелей металл беттерінде емес (анодтық уча- скелер), бірақ, металдың анодтан диффузияланушы иондары катодтық учаскелерден көшкен гидроксилдармен кездесетін әйтеуір бір ерітіндінің қалың қабатында тұнба түзілуі бола- тынын атап өту маңызды.
1.5. Металдың енжарлылығы
Көптеген металлдардың күшті тотықтырғьпптардың ерітінділеріндегі тоттану жылдамдығы әлсіздеу тотықтыр- ғыштардың ерітінділеріндегіге қарағанда айтарльщтай төмен болатыны әлдеқашан белгілі. Мұндайларға темір, хром, никел, титан, цирконий, алюминий және көптеген басқа металлдар жатады. Күшті тотықтырғыштардағы тот- тану жылдамдықтарының, металл және тотықтырғыпггың термодинамикалық қасиеттеріне қарама-қайшы тәрізді болғандай, күрт төмендеуі (бірнеше тәртіпте) енжарланау деп, ал металлдың күйі - енжарлылық күйі деп аталады [15].
Кейбір металдар тіпті су тәрізді әлсіз тотықтырғыштарда енжарлылық (немесе енжарлылыққа жақын) күйде болады. Бұл жағдай іс жүзінде конструкциялық материал ретінде алюминий, магний, титан және тағы басқаларды қолдануға мүмкіндік береді.
1.12 - суретте келтірілген температура 25 °С кезіндегі әртүрлі шоғырланудағы азот қышқылында темірдің тот- ТанУ жылдамдығын зерттеу бойынша, азот қышқыльшьщ
шоғьфлануы
өзгерсе, тоттану жылдамдығы
да өзгеретіщ көрсетілген.
Азот қышқылыньщ шоғырлану
шегі 30-лан 40
%-ға дейінгі аралықта болғанда, тоттану
жылдамдыгы күрт
өседі, ал енді шоғырлану 45 % болғанда
элденеше есе төмендейді
(1.12 - суреттегі қисықты кк.)
1.12
— сурет. Температура 25 °С кезіндегі
азот кышкылыньш
шо- ғырлануына
тәуелді темірдің еру жылдамдығы
өзгеруінін
кмсығы
Металл тоттануға берік болады, енжарлылык күйге енеді. (1.12 - суреттегі қисықты қара.)
Әртүрлі тотықтырғыштардағы шоғырланудан тоттану жылдамдығының осыған ұқсас тәуелділік металдардын ба- сым көшілігіне де тэн.
Азот қышқы лының ерітіндісіндегі енжарлылық күиі тешр- де ғана емес, сондай-ақ басқа хром, никель, кобальт, молнбден.
суЫ кбТжшдарм*>А«. жупс аииимдіірдыц жъшжымалылығын талап етеді. Сондықтан қышқылдардың түзілуі жоғарғы температурада жылдам жүреді. Егер металл және қышқыл торкөздерінің аралығын дағы кристал лохимия лық сәйкестігі, яғни егер торкөздер бірдей болса, онда қышқыл оңай түзіледі деген пікір кең тараған.