ધાતુઓનો કાટ પ્રતિકાર

કાટ પ્રતિકાર શું છે?

કાટનો પ્રતિકાર કરવાની ધાતુની ક્ષમતાને કાટ પ્રતિકાર કહેવામાં આવે છે. આ ક્ષમતા ચોક્કસ શરતો હેઠળ કાટના દર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. કાટની ડિગ્રીનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે માત્રાત્મક અને ગુણાત્મક લાક્ષણિકતાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

ગુણાત્મક લાક્ષણિકતાઓ છે:

• મેટલ સપાટીના દેખાવમાં ફેરફાર;

• ધાતુના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરમાં ફેરફાર.

માત્રાત્મક લાક્ષણિકતાઓ છે:

• કાટના પ્રથમ ફોકસના દેખાવ પહેલાનો સમય;

• ચોક્કસ સમયગાળા દરમિયાન રચાયેલી કાટ ફોસીની સંખ્યા;

• એકમ સમય દીઠ મેટલ પાતળું;

• એકમ સમય દીઠ એકમ વિસ્તાર દીઠ ધાતુના સમૂહમાં ફેરફાર;

• એકમ સમય દીઠ એકમ સપાટી દીઠ કાટ દરમિયાન શોષાયેલ અથવા છોડવામાં આવેલ ગેસનું પ્રમાણ;

• આપેલ કાટ દર માટે ઇલેક્ટ્રિક વર્તમાન ઘનતા;

• સમયાંતરે મિલકતમાં ફેરફાર (યાંત્રિક ગુણધર્મો, પ્રતિબિંબ, વિદ્યુત પ્રતિકાર).

વિવિધ ધાતુઓ કાટ માટે અલગ અલગ પ્રતિકાર ધરાવે છે.કાટ પ્રતિકાર વધારવા માટે, ખાસ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે: સ્ટીલ માટે એલોયિંગ, ક્રોમ પ્લેટિંગ, એલ્યુમિનાઇઝેશન, નિકલ પ્લેટિંગ, પેઇન્ટિંગ, ઝિંક કોટિંગ, પેસિવેશન, વગેરે.

લોખંડ અને સ્ટીલ

ઓક્સિજન અને શુદ્ધ પાણીની હાજરીમાં, આયર્ન ઝડપથી કોરોડ થાય છે, પ્રતિક્રિયા સૂત્ર અનુસાર આગળ વધે છે:

કાટની પ્રક્રિયામાં, કાટનો છૂટક સ્તર ધાતુને આવરી લે છે, અને આ સ્તર તેને વધુ વિનાશથી સુરક્ષિત કરતું નથી, જ્યાં સુધી ધાતુનો સંપૂર્ણ નાશ ન થાય ત્યાં સુધી કાટ ચાલુ રહે છે. આયર્નનો વધુ સક્રિય કાટ મીઠાના દ્રાવણને કારણે થાય છે: જો હવામાં થોડું એમોનિયમ ક્લોરાઇડ (NH4Cl) પણ હાજર હોય, તો કાટ પ્રક્રિયા વધુ ઝડપી થશે. હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ (HCl) ના નબળા સોલ્યુશનમાં, પ્રતિક્રિયા પણ સક્રિય રીતે આગળ વધશે.

50% થી વધુ સાંદ્રતામાં નાઈટ્રિક એસિડ (HNO3) ધાતુના નિષ્ક્રિયકરણ તરફ દોરી જશે - તે નાજુક હોવા છતાં, એક રક્ષણાત્મક સ્તરથી આવરી લેવામાં આવશે. બાષ્પયુક્ત નાઈટ્રિક એસિડ આયર્ન માટે સલામત છે.

સલ્ફ્યુરિક એસિડ (H2SO4) 70% થી વધુ સાંદ્રતામાં આયર્નને નિષ્ક્રિય કરે છે, અને જો સ્ટીલ વર્ગ St3 40 ° સે તાપમાને 90% સલ્ફ્યુરિક એસિડમાં સંગ્રહિત થાય છે, તો આ પરિસ્થિતિઓમાં કાટ દર વર્ષે 140 માઇક્રોનથી વધુ નહીં થાય. જો તાપમાન 90 ° સે છે, તો કાટ 10 ગણા ઊંચા દરે ચાલુ રહેશે. 50% ની આયર્ન સાંદ્રતા સાથે સલ્ફ્યુરિક એસિડ ઓગળી જશે.

ફોસ્ફોરિક એસિડ (H3PO4) આયર્નને ક્ષીણ કરશે નહીં, કે આલ્કલાઇન દ્રાવણ, જલીય એમોનિયા, શુષ્ક Br2 અને Cl2 જેવા નિર્જળ કાર્બનિક દ્રાવકો નહીં.

જો તમે સોડિયમ ક્રોમેટનો એક હજારમો ભાગ પાણીમાં ઉમેરો છો, તો તે સોડિયમ હેક્સામેટાફોસ્ફેટની જેમ એક ઉત્તમ આયર્ન કાટ અવરોધક બની જશે. પરંતુ ક્લોરિન આયનો (Cl-) આયર્નમાંથી રક્ષણાત્મક ફિલ્મ દૂર કરે છે અને કાટ વધારે છે.આયર્ન તકનીકી રીતે શુદ્ધ છે, તેમાં લગભગ 0.16% અશુદ્ધિઓ છે અને તે કાટ માટે અત્યંત પ્રતિરોધક છે.

મધ્યમ-એલોય્ડ અને લો-એલોય્ડ સ્ટીલ્સ

લો-એલોય્ડ અને મિડિયમ-એલોય્ડ સ્ટીલ્સમાં ક્રોમિયમ, નિકલ અથવા કોપરના મિશ્રિત ઉમેરણો પાણી અને વાતાવરણીય કાટ સામે તેમનો પ્રતિકાર વધારે છે. વધુ ક્રોમિયમ, સ્ટીલનો ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર વધારે છે. પરંતુ જો ક્રોમિયમ 12% કરતા ઓછું હોય, તો રાસાયણિક રીતે સક્રિય મીડિયા આવા સ્ટીલ પર વિનાશક અસર કરશે.

ઉચ્ચ એલોય સ્ટીલ્સ

ઉચ્ચ-એલોય્ડ સ્ટીલ્સમાં, એલોયિંગ ઘટકો 10% કરતા વધુ હોય છે. જો સ્ટીલમાં 12 થી 18% ક્રોમિયમ હોય છે, તો પછી આવા સ્ટીલ લગભગ કોઈપણ કાર્બનિક એસિડના સંપર્કનો સામનો કરશે, ખોરાક સાથે, નાઈટ્રિક એસિડ (HNO3), પાયા, ઘણા મીઠાના ઉકેલો માટે પ્રતિરોધક હશે. 25% ફોર્મિક એસિડ (CH2O2) માં ઉચ્ચ એલોય સ્ટીલ દર વર્ષે લગભગ 2 મીમીના દરે કાટ લાગશે. જો કે, મજબૂત ઘટાડતા એજન્ટો, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ, ક્લોરાઇડ્સ અને હેલોજન ઉચ્ચ એલોય સ્ટીલનો નાશ કરશે.

સ્ટેનલેસ સ્ટીલ જેમાં 8 થી 11% નિકલ અને 17 થી 19% ક્રોમિયમ હોય છે તે એકલા ઉચ્ચ ક્રોમિયમ સ્ટીલ્સ કરતાં કાટ માટે વધુ પ્રતિરોધક હોય છે. આવા સ્ટીલ્સ એસિડિક ઓક્સિડાઇઝિંગ માધ્યમો, જેમ કે ક્રોમિક એસિડ અથવા નાઈટ્રિક એસિડ, તેમજ મજબૂત આલ્કલાઇનનો સામનો કરે છે.

એક ઉમેરણ તરીકે નિકલ નોન-ઓક્સિડાઇઝિંગ વાતાવરણ, વાતાવરણીય પરિબળો સામે સ્ટીલના પ્રતિકારમાં વધારો કરશે. પરંતુ હેલોજન આયનો સાથે પર્યાવરણ એસિડિક, ઘટાડતું અને એસિડિક છે, - તે પેસિવેટિંગ ઓક્સાઇડ સ્તરને નષ્ટ કરશે, પરિણામે, સ્ટીલ એસિડ્સ સામે તેનો પ્રતિકાર ગુમાવશે.

1 થી 4% ની માત્રામાં મોલીબડેનમ ઉમેરાતાં સ્ટેનલેસ સ્ટીલ્સમાં ક્રોમ-નિકલ સ્ટીલ્સ કરતાં વધુ કાટ પ્રતિકાર હોય છે.મોલિબડેનમ સલ્ફ્યુરિક અને સલ્ફ્યુરિક એસિડ, કાર્બનિક એસિડ, દરિયાઈ પાણી અને હલાઇડ્સ સામે પ્રતિકાર આપશે.

ફેરોસિલિકોન (13 થી 17% સિલિકોનના ઉમેરા સાથે આયર્ન), કહેવાતા આયર્ન-સિલિકોન કાસ્ટિંગ, SiO2 ની ઓક્સાઇડ ફિલ્મની હાજરીને કારણે કાટ પ્રતિકાર ધરાવે છે અને જેને ન તો સલ્ફ્યુરિક, ન નાઈટ્રિક, ન તો ક્રોમિક એસિડ નષ્ટ કરી શકે છે, તેઓ માત્ર આ રક્ષણાત્મક ફિલ્મને મજબૂત બનાવે છે. પરંતુ હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ (HCl) સરળતાથી ફેરોસિલિકોનને કાટ કરશે.

નિકલ એલોય અને શુદ્ધ નિકલ

નિકલ વાતાવરણીય અને પ્રયોગશાળા બંને, સ્વચ્છ અને મીઠું પાણી, આલ્કલાઇન અને તટસ્થ ક્ષાર જેવા કે કાર્બોનેટ, એસીટેટ, ક્લોરાઇડ, નાઈટ્રેટ્સ અને સલ્ફેટ માટે ઘણા પરિબળો સામે પ્રતિરોધક છે. બિન-ઓક્સિજનયુક્ત અને બિન-ગરમ કાર્બનિક એસિડ નિકલને નુકસાન પહોંચાડશે નહીં, તેમજ 60% સુધીની સાંદ્રતામાં કેન્દ્રિત આલ્કલાઇન પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (KOH) ને ઉકાળવાથી.

કાટ મીડિયાને ઘટાડવા અને ઓક્સિડાઇઝ કરવા, આલ્કલાઇન અથવા એસિડિક ક્ષારનું ઓક્સિડાઇઝિંગ, નાઇટ્રોજન, ભેજયુક્ત વાયુયુક્ત હેલોજન, નાઇટ્રોજન ઓક્સાઇડ અને સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ જેવા ઓક્સિડાઇઝિંગ એસિડને કારણે થાય છે.

મોનેલ મેટલ (67% નિકલ સુધી અને 38% સુધી તાંબુ) શુદ્ધ નિકલ કરતાં વધુ એસિડ પ્રતિરોધક છે, પરંતુ મજબૂત ઓક્સિડાઇઝિંગ એસિડની ક્રિયા સામે ટકી શકશે નહીં. તે કાર્બનિક એસિડ્સ, મીઠાના ઉકેલોની નોંધપાત્ર માત્રામાં એકદમ ઉચ્ચ પ્રતિકારમાં અલગ છે. વાતાવરણીય અને પાણીના કાટ મોનેલ મેટલને ધમકી આપતા નથી; ફ્લોરાઈડ પણ તેના માટે સલામત છે. મોનેલ મેટલ પ્લેટિનમ જેવા 40% ઉકળતા હાઇડ્રોજન ફ્લોરાઇડ (HF)નો સુરક્ષિત રીતે સામનો કરશે.

એલ્યુમિનિયમ એલોય અને શુદ્ધ એલ્યુમિનિયમ

એલ્યુમિનિયમની રક્ષણાત્મક ઓક્સાઇડ ફિલ્મ તેને સામાન્ય ઓક્સિડાઇઝર્સ, એસિટિક એસિડ, ફ્લોરિન, એકલા વાતાવરણ અને નોંધપાત્ર પ્રમાણમાં કાર્બનિક પ્રવાહીને પ્રતિરોધક બનાવે છે.તકનીકી રીતે શુદ્ધ એલ્યુમિનિયમ, જેમાં અશુદ્ધિઓ 0.5% કરતા ઓછી હોય છે, તે હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ (H2O2) ની ક્રિયા માટે ખૂબ પ્રતિરોધક છે.

તે મજબૂત રીતે ઘટાડતા વાતાવરણમાં કોસ્ટિક પાયાની ક્રિયા દ્વારા નાશ પામે છે. પાતળું સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને ઓલિયમ એલ્યુમિનિયમ માટે ભયંકર નથી, પરંતુ મધ્યમ-શક્તિવાળા સલ્ફ્યુરિક એસિડ તેનો નાશ કરશે, જેમ કે ગરમ નાઈટ્રિક એસિડ.

હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ એલ્યુમિનિયમની રક્ષણાત્મક ઓક્સાઇડ ફિલ્મનો નાશ કરી શકે છે. પારો અથવા પારાના ક્ષાર સાથે એલ્યુમિનિયમનો સંપર્ક ભૂતપૂર્વ માટે વિનાશક છે.

શુદ્ધ એલ્યુમિનિયમ કાટ માટે વધુ પ્રતિરોધક છે, ઉદાહરણ તરીકે, ડ્યુર્યુમિન એલોય (જેમાં 5.5% તાંબુ, 0.5% મેગ્નેશિયમ અને 1% મેંગેનીઝ સુધી), જે કાટ માટે ઓછું પ્રતિરોધક છે. સિલુમિન (11 થી 14% સિલિકોન ઉમેરવું) આ બાબતમાં વધુ સ્થિર છે.

કોપર એલોય અને શુદ્ધ કોપર

શુદ્ધ તાંબુ અને તેના એલોય ખારા પાણી કે હવામાં કાટ લાગતા નથી. કોપર કાટથી ડરતું નથી: પાતળું પાયા, સૂકા NH3, તટસ્થ ક્ષાર, શુષ્ક વાયુઓ અને મોટાભાગના કાર્બનિક દ્રાવકો.

બ્રોન્ઝ જેવા એલોય, જેમાં પુષ્કળ તાંબુ હોય છે, એસિડના સંપર્કમાં ટકી રહે છે, ઠંડા સંકેન્દ્રિત અથવા ગરમ પાતળું સલ્ફ્યુરિક એસિડ, અથવા ઓરડાના તાપમાને (25 ° સે) પર કેન્દ્રિત અથવા પાતળું હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડનો સામનો કરે છે.

ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં, તાંબુ કાર્બનિક એસિડના સંપર્કમાં કાટ લાગતું નથી. ન તો ફ્લોરિન કે શુષ્ક હાઇડ્રોજન ફલોરાઇડ તાંબા પર વિનાશક અસર કરે છે.

પરંતુ કોપર એલોય અને શુદ્ધ તાંબુ વિવિધ એસિડ દ્વારા કાટમાં આવે છે જો ઓક્સિજન હાજર હોય, તેમજ ભીના NH3, કેટલાક એસિડ ક્ષાર, ભીના વાયુઓ જેમ કે એસીટીલીન, CO2, Cl2, SO2 ના સંપર્કમાં હોય. તાંબુ પારો સાથે આસાનીથી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.પિત્તળ (ઝીંક અને કોપર) કાટ માટે ખૂબ પ્રતિરોધક નથી.

અહીં વધુ વિગતો તપાસો - ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગમાં કોપર અને એલ્યુમિનિયમ

શુદ્ધ ઝીંક

શુધ્ધ પાણી, શુધ્ધ હવાની જેમ, ઝીંકને કાટ કરતું નથી. પરંતુ જો પાણી કે હવામાં ક્ષાર, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ કે એમોનિયા હોય તો જસતનો કાટ લાગવા માંડે છે. ઝીંક પાયામાં ઓગળી જાય છે, ખાસ કરીને ઝડપથી — નાઈટ્રિક એસિડ (HNO3) માં, વધુ ધીમે ધીમે — હાઈડ્રોક્લોરિક અને સલ્ફ્યુરિક એસિડમાં.

ઓર્ગેનિક સોલવન્ટ્સ અને પેટ્રોલિયમ ઉત્પાદનોની સામાન્ય રીતે ઝીંક પર કોઈ કાટ લાગતી અસર હોતી નથી, પરંતુ જો સંપર્ક લાંબો સમય ચાલે છે, ઉદાહરણ તરીકે તિરાડ ગેસોલિન સાથે, ગેસોલિનની એસિડિટી વધશે કારણ કે તે હવામાં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે અને ઝિંકનો કાટ શરૂ થશે.

શુદ્ધ લીડ

પાણી અને વાતાવરણીય કાટ માટે લીડનો ઉચ્ચ પ્રતિકાર એ જાણીતી હકીકત છે. તે ક્ષીણ થતું નથી હું દોરી અને જ્યારે જમીનમાં. પરંતુ જો પાણીમાં ઘણો કાર્બન ડાયોક્સાઇડ હોય, તો લીડ તેમાં ઓગળી જશે, કારણ કે લીડ બાયકાર્બોનેટ રચાય છે, જે પહેલાથી જ દ્રાવ્ય હશે.

સામાન્ય રીતે, લીડ તટસ્થ દ્રાવણો માટે ખૂબ જ પ્રતિરોધક છે, આલ્કલાઇન દ્રાવણો માટે સાધારણ પ્રતિરોધક છે, તેમજ કેટલાક એસિડ્સ: સલ્ફ્યુરિક, ફોસ્ફોરિક, ક્રોમિક અને સલ્ફ્યુરિક. 25 ° સે તાપમાને કેન્દ્રિત સલ્ફ્યુરિક એસિડ (98% થી) સાથે, સીસું ધીમે ધીમે ઓગળી શકે છે.

48% ની સાંદ્રતામાં હાઇડ્રોજન ફ્લોરાઇડ જ્યારે ગરમ થાય ત્યારે સીસાને ઓગાળી દેશે. લીડ હાઇડ્રોક્લોરિક અને નાઈટ્રિક એસિડ સાથે, ફોર્મિક અને એસિટિક એસિડ સાથે મજબૂત પ્રતિક્રિયા આપે છે. સલ્ફ્યુરિક એસિડ લીડ ક્લોરાઇડ (PbCl2) ના સહેજ દ્રાવ્ય સ્તર સાથે લીડને આવરી લેશે અને વધુ વિસર્જન આગળ વધશે નહીં. કેન્દ્રિત નાઈટ્રિક એસિડમાં, સીસાને મીઠાના સ્તર સાથે પણ કોટેડ કરવામાં આવશે, પરંતુ પાતળું નાઈટ્રિક એસિડ લીડને ઓગાળી દેશે. ક્લોરાઇડ, કાર્બોનેટ અને સલ્ફેટ લીડ તરફ આક્રમક નથી, જ્યારે નાઈટ્રેટ સોલ્યુશન્સ તેનાથી વિરુદ્ધ છે.

શુદ્ધ ટાઇટેનિયમ

સારી કાટ પ્રતિકાર એ ટાઇટેનિયમની ઓળખ છે.તે મજબૂત ઓક્સિડાઇઝર્સ દ્વારા ઓક્સિડાઇઝ્ડ નથી, મીઠું ઉકેલો, FeCl3, વગેરેનો સામનો કરે છે. કેન્દ્રિત ખનિજ એસિડ કાટનું કારણ બનશે, પરંતુ 65% કરતા ઓછી સાંદ્રતામાં નાઈટ્રિક એસિડને ઉકાળવાથી પણ, સલ્ફ્યુરિક એસિડ - 5% સુધી, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ - 5% સુધી - ટાઇટેનિયમને કાટ લાગશે નહીં. પાયા, આલ્કલાઇન ક્ષાર અને કાર્બનિક એસિડ માટે સામાન્ય કાટ પ્રતિકાર અન્ય ધાતુઓથી ટાઇટેનિયમને અલગ પાડે છે.

શુદ્ધ ઝિર્કોનિયમ

ઝિર્કોનિયમ ટાઇટેનિયમ કરતાં સલ્ફ્યુરિક અને હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ માટે વધુ પ્રતિરોધક છે, પરંતુ એક્વેરેજિયા અને ભીના ક્લોરિન માટે ઓછું પ્રતિરોધક છે. તે મોટાભાગના પાયા અને એસિડ માટે ઉચ્ચ રાસાયણિક પ્રતિકાર ધરાવે છે, જે હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ (H2O2) માટે પ્રતિરોધક છે.

અમુક ક્લોરાઇડની ક્રિયા, ઉકળતા કેન્દ્રિત હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ, એક્વા રેજિયા (કેન્દ્રિત નાઈટ્રિક HNO3 (65-68 wt.%) અને ખારા HCl (32-35 wt.%)નું મિશ્રણ, ગરમ કેન્દ્રિત સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને ફ્યુમિંગ નાઈટ્રિક એસિડ-કારણ કાટના સંદર્ભમાં, આ ઝિર્કોનિયમની એવી મિલકત છે જેમ કે હાઇડ્રોફોબિસિટી, એટલે કે, આ ધાતુ પાણી અથવા જલીય દ્રાવણ દ્વારા ભીની થતી નથી.

શુદ્ધ ટેન્ટેલમ

ટેન્ટેલમનું ઉત્તમ રાસાયણિક પ્રતિકાર કાચ જેવું જ છે. તેની ગાઢ ઓક્સાઇડ ફિલ્મ 150 ° સે સુધીના તાપમાને ધાતુને ક્લોરિન, બ્રોમિન, આયોડિનની ક્રિયાથી સુરક્ષિત કરે છે. સામાન્ય સ્થિતિમાં મોટાભાગના એસિડ ટેન્ટેલમ પર કાર્ય કરતા નથી, એક્વેરેજિયા અને કેન્દ્રિત નાઈટ્રિક એસિડ પણ કાટનું કારણ નથી. આલ્કલાઇન સોલ્યુશનની ટેન્ટેલમ પર વ્યવહારીક રીતે કોઈ અસર થતી નથી, પરંતુ હાઇડ્રોજન ફલોરાઇડ તેના પર કાર્ય કરે છે, અને કેન્દ્રિત ગરમ આલ્કલી દ્રાવણનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ટેન્ટેલમને ઓગળવા માટે આલ્કલાઇન મેલ્ટનો ઉપયોગ થાય છે.