Что такое окисляемость металла

Химические свойства металлов.

Растворение может быть частичным, затрагивающим только поверхностные слои, или полным, когда металл полностью переходит в раствор.

Окисляемость. Она характеризует способность металлов соединяться с кислородом и образовывать оксиды.

Интенсивность окисления металлов пропорциональна энтальпии их оксидов (таблица 14). Для сравнения отметим, что энтальпия монооксида углерода СО составляет 111 кДЖ/моль.

Таблица 14. Устойчивость оксидов.

В ряде случаев образование прочной оксидной пленки на поверхности изделия желательно, так как пленка предохраняет металл от дальнейшего окисления. При пайке и сварке алюминиевых сплавов пленка препятствует соприкосновению припоя с чистой поверхностью металла.

Чисто химическая коррозия определяется главным образом окислением, электрохимическая коррозия возникает из-за физико-химической неоднородности металлов в присутствии жидкости, способной проводить электрический ток.

Электрохимическая активность металлов характеризуется электронным потенциалом, измеренным относительно водорода (таблица 15).

Таблица 15. Электрохимический ряд напряжений.

Каждые два металла образуют гальваническую пару. При этом электродвижущая сила будет тем больше, чем дальше друг от друга они стоят в эклектическом ряду.

Взаимодействие металлов с газами. Количество отливки во многом зависит от взаимодействия металлов (особенно их жидких расплавов) с газами. Это взаимодействие представляет собой комплекс сложных физико-химических процессов, направленных в строну равновесия.

В реальных условиях полное равновесие между газообразной и жидкой фазами достигается крайне редко. Поэтому термодинамические расчеты, относящиеся к состоянию равновесия, как правило, показывают лишь направление взаимодействия.

Возможны три случая взаимодействия газов с расплавами.
1. Полная взаимная интенсивность. Она наблюдается, например, при плавлении любых металлов в среде интерных газов (аргона, гелия идр.)
2. Газ практически нерастворим в металле. Образующиеся химические соединения в виде жидких капель, плен или кристаллов, проникая в металл, загрязняют его.
3. Газы образуют с металлом растворы. Как известно, растворимость в металле двухатомного газа [Г]ме зависит от давления газа рr и от температуры Т:

При ΔQ > 0 процесс растворения газа сопряжен с поглощением теплоты и является эндоремическим. В этом случае повышение температуры вызывает увеличение содержания газа в металле.

Взаимодействие с кислородом. Все жидкие металлы взаимодействуют с кислородом.

Остальные металлы способны растворять кислород в определенных количествах, после чего начинается образование оксидов.

Взаимодействие с азотом. Растворение азота в марганце, никеле и железе является эндотермическим процессом, вследствие чего эти металлы подвержены образованию газовой пористости, вызванной выделением азота из расплавов.

В титане азот растворяется с выделением теплоты, что исключает образование газовой пористости.

Растворение азота в жидких сплавах металлов в общем случае пропорционально содержанию компонентов. Исключение составляют сплавы железа и никеля с добавками алюминия и титана. В этих сплавах образуются твердые нитриды титана и алюминия в виде включений.

Для металлов от олова до меди (см. таблицу 16) азот практически является инертным газом.

Взаимодействие с водой. Большая часть металлов в жидком состоянии располагает воду. Результаты взаимодействия расплава с водой зависят от характера его взаимодействия с водородом и кислородом.

Если же расплав не растворяет кислород, но растворяет водород происходит окисление поверхности расплава и насыщение его растворенным водородом.

Если расплав способен растворять и кислород, и водород, то именно это и будет происходить. Конечное равновесие в системе определяется парциальным давлением паров воды и концентрациями кислорода и водорода в расплаве.

Взаимодействие металлов с оксидом углерода. Взаимодействие металлов с оксидом углерода определяется возможностью прохождения реакции:

Свинец, олово и медь с оксидом углерода практически не взаимодействуют, для этих металлов его модно рассматривать как нейтральный газ.

Для цинка, магния, алюминия СО является окислительным газом, взаимодействие с ним приводит к образованию нерастворимых оксидов на поверхности расплава.

Для остальных металлов, представленных в таблице 16. понижение температуры равновесие между содержанием кислорода и углерода в расплаве сдвигается в влево, т.е. в строну образований СО. Следовательно, расплавы, содержащие растворенные углерод и кислород, при охлаждении и кристаллизации могут поражаться газовой пористостью, образованной оксидом углерода. Подобное, например, происходит в литейных углеродистых сталях в случае недостаточного раскисления.

Взаимодействие металлических расплавов с огнеупорными материалами. Огнеупорные материалы, которыми футеруют плавильные печи и из которых изготавливают плавильные тигли, должны быть при высоких температурах механически прочными и химически стойкими, чтобы не вступать во взаимодействие с металлическим расплавом, оксидами, шлаками, флюсами.

Таблица 17. Огнеупорность материалов.

Химическая стойкость огнеупоров определяется возможностью происхождения реакции между жидким металлом и огнеупорным оксидом

В результате этих реакций разрушается футеровка, расплав загрязняется оксидами и примесью R или кислородом и примесью R.

Поскольку магний при температурах расплава около 850 o С активно восстанавливает кремний из шамота, магниевые сплавы плавят в печах с магнезитовой футеровкой или в стальных тиглях.

Медь и многие медные сплавы плавят в шамотной футеровки. Сплавы меди с цирконием, хромом и титаном получают в печах с магнезитовой футеровкой.

Для сплавов на основе никеля и железа шамот непригоден из-за недостаточной огнеупорности. Эти сплавы изготавливают в динасе, магнезите, хромомагнезите и цирконии.

Иногда металл плавят в графитовых тиглях, но чистый графит пригоден лишь для сплавов, не растворяющих углерод. Кроме того, его применение требует защитной атмосферы, поскольку при температурах, превышающих 600 o С, графит на воздухе быстро сгорает. Как добавка в оксидные огнеупоры графит повышает стойкость материала. Широко известен графитошамот (40-50 % графита), из которого делают плавильные тигли.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Окисляемость металла при сварке определяется химическими свойствами свариваемого материала. Чем химически активнее металл, тем больше его склонность к окислению и тем выше должно быть качеству защиты при сварке. К наиболее активным металлам, легко окисляющимся при сварке, относятся титан, цирконий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам. При их сварке необходимо защищать от взаимодействия с воздухом не только расплавленный металл, но и прилегающий к сварочной ванне основной металл и остывающий шов с наружной стороны. Наилучшее качество защиты обеспечивают высокий вакуум и инертный газ высокой чистоты. [1]

Окисляемость металла при сварке определяется химическими свойствами свариваемого материала. Чем химически активнее металл, тем больше его склонность к окислению и тем выше должно быть качество защиты при свар ке. К наиболее активным металлам, легко окисляющимся при сварке, относятся титан, цирконий, ниобий, тантал; молибден, вольфрам. При их сварке необходимо защищать от взаимодействия с воздухом не только расплавленный металл, но и прилегающий к сварочной ванне основной металл и остывающий шов с наружной стороны. Наилучшее качество защиты обеспечивают высокий вакуум и инертный газ высокой чистоты. [2]

При суспензионном покрытии окисляемость металла при нагреве резко уменьшается. [5]

Явно выраженных отличительных особенностей в окисляемости металлов различных заводов-поставщиков под грунтовыми эмалями нами не отмечено. В то же время окисляемость металла под покрытием в какой-то мере определяется составом грунтовой эмали. Так, наиболее тугоплавкий грунт Лысьвенского завода в большей мере препятствует окислению металла, чем Новомосковского и Запорожского. Максимальная окисляемость отмечена при обжиге магнитогорского грунта, однако, последнее мы в большей мере связываем со склонностью легкоплавкого покрытия к выгоранию на кромках образцов. [7]

В первой главе приведено краткое описание основных теоретических положений по окисляемости металлов и сплавов, рассмотрены агрессивные среды и способы повышения сопротивляемости металлов окислению. Дано описание основных методов определения жаростойкости. [8]

Явно выраженных отличительных особенностей в окисляемости металлов различных заводов-поставщиков под грунтовыми эмалями нами не отмечено. В то же время окисляемость металла под покрытием в какой-то мере определяется составом грунтовой эмали. Так, наиболее тугоплавкий грунт Лысьвенского завода в большей мере препятствует окислению металла, чем Новомосковского и Запорожского. Максимальная окисляемость отмечена при обжиге магнитогорского грунта, однако, последнее мы в большей мере связываем со склонностью легкоплавкого покрытия к выгоранию на кромках образцов. [11]

IB которые часто делают присадки свинца, олова я других веществ, чтобы материал электрощеток был менее жестким и более устойчивым против вибрации и распыления. Наличие графита препятствует яалипаяию и свариванию частиц металла, снижает окисляемость металла и способствует уменьшению износа и коэффициента трения. Чаще всего применяют металлокерамические электрощетки медног рафит-ной и броезографитной групп. [13]

Источник

Основные свойства металлов и сплавов

Содержание:

Прежде, чем рассмотреть основные свойства металлов и сплавов, в первую очередь необходимо определиться с основными понятиями. Что же собой представляют термины «металл» и «сплав»?

Определение металлов и сплавов.

Основные химические элементы подразделяются на металлы и неметаллы, однако между ними нельзя провести четкую границу. Металл можно описать как химический элемент, который обладает металлическим блеском и который в электролизе несет положительный заряд, высвобождающийся на катоде.

Сплав представляет собой однородный металлический материал, но он не является единственным химическим элементом. Сплав образует соединение или смесь двух или более металлов. В некоторых случаях он может состоять из одного или более металлов и неметаллов. Например, сплав железа с углеродом образует сталь.

В процессе работы с металлами и сплавами очень важно правильно определять тип сварки или механической обработки, от которого напрямую зависит качество и успех конечного результата. И вот для того, чтобы сделать правильный выбор, необходимо знать основные свойства металлов и сплавов, среди которых можно выделить 4 большие группы.

Физические свойства.

Данная группа свойства связаны с атомной структурой и плотностью материала и их измерение не вызывает остаточной деформации тела.

Химические свойства.

К данному виду относятся те свойства, которые определяют их отношение к химическим воздействиям таких сред, как вода, воздух, кислоты, щелочи и другие.

Механические свойства.

При измерении механических свойств, тело, как правило, подвергается разрушению или необратимой деформации.

Технологические свойства.

Данный вид свойств определяет, насколько к металлу или сплаву подходят тот или иной вид обработки.

Источник

Коррозия (окисление) стали

Окисление —это химический процесс, при котором два вещества обмениваются электронами. Атомы, которые образуют окисляемое вещество, отдают электроны. Эти электроны забирают атомы вещества-окислителя. Обратный процесс называется восстановлением. Вещество восстанавливается, когда получает электроны.

Сталь, из которой изготовлены автомобильные кузова, детали машин, элементы зданий и коммуникаций, должна быть защищена от окисления (коррозии). Поэтому на стальные панели наносят цинковое и лакокрасочное покрытие.

Свойство вещества отдавать или принимать электроны зависит от его химической формулы.

Определенные металлы, например, железо, склонны отдавать электроны. Поэтому железо окисляется. Некоторые металлы, например, медь, менее склонны к отдаче электронов и делают это только при контакте с сильным окислителем. Отдельные металлы, например, золото, могут отдать электроны только при определенных экстремальных условиях.

Если в контакт вступают два вещества с различной склонностью к окислению, возникает поток электронов между ними.

• Вещество, которое окисляется, называется анодом.

• Вещество, которое восстанавливается, называется катодом.

• Сочетание этих веществ называется гальваническим элементом.

Примером гальванического элемента является аккумуляторная батарея, где существует поток электронов от анода к катоду.

Защита от коррозии

Автомобильные кузова изготавливают преимущественно из склонной к окислению листовой стали.

Поэтому в автомобильном производстве применяют средства долговременной защиты кузовов от коррозии. Достигается оптимальный уровень защиты, который гарантирует работоспособность кузова на весь срок службы автомобиля.

Применяются в производстве два основных пути защиты от коррозии:

Цинк является широко распространенным защитным металлом. Цинку присуща еще большая склонность к окислению, чем стали. Сталь начинает окисляться лишь тогда, когда защитный слой цинка полностью окислился.

Оцинкованный стальной лист очень устойчив против окисления.

Сочетание цинкования с окраской дает оптимальную защиту кузова. Такое сочетание называется дуплекс-системой.

Защита от коррозии обеспечивается окислом цинка, который остается на листовой стали. Поэтому окисление идет значительно медленнее, чем в случае необработанной стали,когда окислы железа покидают основной металл, в результате чего все новые и новые слои металла открываются для окисления. Цинк начинает окисляться раньше, чем железо, но весь процесс идет много медленнее.

Источник

ОКИСЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ

Смотреть что такое ОКИСЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ в других словарях:

ОКИСЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ

реакция соединения металла с кислородом, сопровождающаяся образованием окислов (оксидов). В более широком смысле О. м. — реакции, в которых ато. смотреть

ОКИСЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ

[oxydation of metals] — процесс взаимодействия твердого или жидкого металла (сплава) с кислородом, сопровождающий образование оксидов. В более широком смысле окисление металлов — реакции, в которых атомы теряют электроны и образуются соединения, например, хлориды, Изделия из металлов и сплавов под воздействием окружающей среды подвергаются постепенному окислению — коррозии.При производстве металлургической продукции окисление металлов приводит к образованию на ней окалины, потери ценных легирующих элементов и железа. Окисление жидкого металла происходит в процессе плавки в открытых печах самопроизвольно вследствие контакта металла с воздухом и окислительнным шлаком. Направление процессов окисления металлов определяется как термодинамическое — изменением свободной энергии при реакции, так и кинетическим фактором — скоростью протекания реакции, которая в значительной степени зависит от природы продуктов окисления и характера их взаимодействия с металлом. Плавка металла в вакуумных печах — радикальный метод защиты его от окисления.
В ряде случаев проводят преднамеренное окисление металлоизделий в защитных или декоративных целях (Смотри Оксидирование).

Смотри также:
— окисление-восстановление
— вторичное окисление
— анодное окисление
— внутреннее окисление
— избирательное окисление
. смотреть

ОКИСЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ

▲ окисление ↑ металл ↓ патина. патинировать.позеленеть.окалина. | оксидирование.

Источник