Магний и его сплавы

Магний имеет плотность, равную 1,74. ПДК в воде — 40,0 мг/л. Как конструкционный материал магний и его сплавы используются в авиастроении и при изготовлении протекторов.

М§ равен —2,37В.

Способность к пассивации у магния велика, но ниже, чем у алюминия.

Магний неустойчив в кислотах, особенно при повышенных концентрациях. Исключение составляют хромовая и плавиковая кислоты.

Магний неустойчив в органических кислотах, в нейтральных солевых растворах и даже в чистой воде.

Коррозия магния протекает с водородной деполяризацией. Поэтому даже незначительное загрязнение магния металлами, имеющими низкое водородное перенапряжение (такими, как Ре, №, Со, Си) сильно понижают его коррозионную устойчивость.

При повышенных температурах магний легко окисляется на воздухе. Окисление жидкого магния идет с ускорением и может произойти самовозгорание. Добавка 0,001-0,01 % бериллия в магний значительно увеличивает его жаропрочность и позволяет поднять рабочую температуру расплава с 680 °С до 800 °С.

Наиболее распространенными сплавами на основе магния являются сплавы с алюминием (до 10 %), цинком (до 3 %) и марганцем (до 2,5 %).

Широкое применение нашли литейные магниевые сплавы (МЛ-4 и МЛ-5) в качестве протекторов для защиты стальных конструкций в почвенных и морских условиях.

Медь и медные сплавы

Медь — тягучий вязкий металл светло-розового цвета, легко прокатывается в тонкие листы, хорошо проводит теплоту и электрический ток. Плотность меди равна 8,96. Общее содержание меди в земной коре составляет 0,01 %. ПДК в воде составляет 0,001 мг/л.

. Поэтому медь в обычных условиях не вытесняет водород из растворов, т.е. не может корродировать с водородной деполяризацией.

или даже при продувании через растворы кислорода или воздуха, скорость окисления меди существенно увеличивается (табл. 7.7).

Окислительные кислоты, такие, как азотная и хромовая, даже разбавленные, вызывают коррозию меди и медных сплавов.

Способность к пассивированию у меди выражена слабо. В атмосферных условиях медь устойчива, на ее поверхности создаются защитные слои типа СиСО3Сu(ОН)2.

Более 50 % меди используется в электротехнической промышленности, 30-40% — для изготовления сплавов, а остальная часть — для изготовления теплообменников, холодильников, вакуумных аппаратов.

Медь со многими металлами дает твердые растворы. Поэтому структура медных сплавов в основном однородна. Медь сообщает сплавам термодинамическую устойчивость.

Для медных сплавов характерны те же основные условия протекания коррозионного процесса, что и для чистой меди: они достаточно устойчивы в солевых растворах и в разбавленных неокислительных кислотах. Медь может применяться в промышленности в производстве формалина в колоннах дистилляции, если формалиновые смеси не содержат муравьиной кислоты и в аппараты не попадает воздух. В кипящей смеси формальдегида, воды и метилового спирта скорость коррозии меди не превышает 0,05 мм/год.

Медь имеет температуру плавления 1083 °С и не является жаростойким материалом. Однако в некоторых конструкциях она эксплуатируется при повышенных температурах.

Легирование меди другими компонентами может существенно изменить скорость газовой коррозии сплава. Наиболее сильно повышается стойкость меди к газовой коррозии при легировании ее бериллием (до 2,5 %), магнием (до 5 %) и алюминием (до 5 %) (рис. 7.12). Для работы при высоких температурах до 900° С применяют алюминиевые (до 10 % А1) и бериллиевые бронзы.

Латуни — это сплавы меди с цинком (до 45 % Zn). Специальные латуни дополнительно легируются Si, А1, Ni, Сr, Мn и др.

Специальные латуни по коррозионной стойкости не уступают меди. Введение в простую латунь алюминия, марганца или никеля повышает стойкость сплава к атмосферной коррозии, а введение кремния — в морской воде.

Механические свойства, химический состав и области применения латуней и бронз даны в табл. 7.8.

Латуни широко применяются в качестве материала для труб конденсаторов в паросиловых установках, особенно для корабельных конденсаторов, охлаждаемых быстро протекающей морской водой.

Для простых латуней характерен вид коррозии, который называется обесцинкованием. Латунь на отдельных участках поверхности подвергается специфическому разрушению, в результате которого возникает рыхлый слой меди. Вначале в раствор переходят одновременно цинк и медь. Затем ионы меди вторично выделяются из раствора, а образовавшийся осадок меди, выполняя роль добавочного катода, ускоряет электрохимическую коррозию латуни. В результате в раствор переходят ионы цинка, и с течением времени коррозия распространяется так глубоко, что приводит к образованию сквозных повреждений. Если процесса обесцинкования не происходит, то скорость разрушения латуней в морской воде невелика и составляет 0,008-0,01 мм/год.

Для уменьшения обесцинкования латуней сплав дополнительно легируют оловом, никелем, алюминием, а чаще всего мышьяком в количестве 0,001 -0,012%.

Латуни в условиях эксплуатации склонны к коррозионному растрескиванию. Это явление наблюдается при наличии в атмосфере аммиака или сернистого ангидрида, а также в растворах, содержащих аммиак, комплексные аммиачные или цианистые соли. Дополнительное легирование латуней небольшими добавками кремния (0,5 %) повышает их стойкость к коррозионному растрескиванию. Кремнистые латуни, содержащие не более 1 % Si при 20 % Zn, обладают хорошими механическими и технологическими свойствами.

Для изготовления теплохимических аппаратов чаще всего применяют латуни марок ЛМц58-2 с содержанием марганца 1—2% и ЛО70-1 с содержанием олова 1-1,5 % . Латунь ЛО70-1 стойка в морской воде, поэтому ее называют морской латунью или адмиралтейским металлом.

Бронзами называют сплавы меди с оловом, а также с алюминием, кремнием, марганцем и т.д.

Оловянистые бронзы содержат не более 13,8% Sn, чаще — 8-10%) Sn. Они представляют собой твердые растворы. Оловянистые бронзы имеют хорошую коррозионную устойчивость в разбавленных

минеральных неокислительных кислотах, в морской воде, в щелочных растворах (исключая аммиачные). Они имеют хорошие антифрикционные свойства и обладают прекрасными литейными качествами.

Алюминиевые бронзы содержат до 9—10 % А1 и имеют однофазную структуру. Эти бронзы стойки в разбавленных растворах кислот, в том числе в соляной, фосфорной, уксусной, лимонной и многих других органических кислотах. Особенно высокой коррозионной стойкостью отличается алюминиевая бронза с содержанием 9,8% А1 и алюминиевая бронза, содержащая дополнительно 4 % железа (Бр.АЖ9-4).

Кремнистые бронзы могут содержать до 15 % кремния, но только при содержании кремния до 3-4 % сплав имеет структуру твердого раствора.

В химической промышленности применяются кремнистые бронзы, дополнительно легированные марганцем (Бр.КМцЗ-1) и никелем (Бр.КН1-3). Они используются для изготовления аппаратуры, работающей под давлением, а также для реакторов взрывоопасных веществ, так как такие бронзы не дают искр при ударе.