मिश्र धातुओं को जंग लगाएगा

चश्मा फ्रेम, रासायनिक उपकरण और समुद्री इंजीनियरिंग जैसे अनुप्रयोगों में, निकल मिश्र धातुओं को धातु की चमक और जंग प्रतिरोध के संयोजन के कारण पारंपरिक सामग्रियों के लिए एक लोकप्रिय विकल्प बन गया है। हालांकि, विवाद इस बात पर बनी रहती है कि क्या निकेल मिश्र धातुओं को जंग लगेगी: कुछ का मानना ​​है कि वे "जंग - प्रूफ" हैं, जबकि अन्य उपकरण संक्षारण मुद्दों के कारण उनके प्रदर्शन पर सवाल उठाते हैं।

निकेल मिश्र धातु पास होने वाली फिल्म की प्राकृतिक सुरक्षा

निकेल मिश्र धातु का संक्षारण प्रतिरोध उनकी सतह पर गठित घने निष्क्रिय फिल्म से उपजा है। जब निकल को हवा या पानी से अवगत कराया जाता है, तो निकल ऑक्साइड (NIO) या निकल हाइड्रॉक्साइड (NI (OH) ₂) की एक पतली फिल्म केवल 2-5 नैनोमीटर मोटी सतह पर तेजी से बनती है। यह फिल्म निम्नलिखित गुणों को प्रदर्शित करती है:

रासायनिक स्थिरता: 4 - 10 की पीएच रेंज के भीतर, निष्क्रिय फिल्म लंबे समय तक स्थिर रहती है, जिससे क्लोराइड आयन और सल्फाइड जैसे संक्षारक मीडिया के प्रवेश को रोकते हैं। उदाहरण के लिए, सामान्य समुद्री जल (पीएच) 8.2) में, निकल मिश्र धातुओं की निष्क्रिय फिल्म वर्षों तक बरकरार रह सकती है। स्व - हीलिंग क्षमता: यदि निकल फिल्म की एक स्थानीयकृत परत यंत्रवत् रूप से खरोंच है, तो उजागर निकल सब्सट्रेट एक ऑक्सीजन में एक निष्क्रिय फिल्म को पुन: उत्पन्न कर देगा - वातावरण युक्त, "आत्म-मरम्मत"। प्रयोगों से पता चला है कि 0.5 मोल/एल NaCl समाधान में, खरोंच वाले क्षेत्र में निष्क्रिय फिल्म को 24 घंटे के भीतर पूरी तरह से बहाल किया जा सकता है।

इलेक्ट्रोकेमिकल इनर्टनेस: निष्क्रिय फिल्म की इलेक्ट्रोड क्षमता निकल सब्सट्रेट की तुलना में 0.2-0.3 v अधिक है, अधिमानतः एक गैल्वेनिक सेल के गठन के दौरान सब्सट्रेट को जंग से बचाने के लिए। यह संपत्ति निकल मिश्र धातुओं को इलेक्ट्रोलाइटिक उद्योग के लिए एक आदर्श एनोड सामग्री बनाती है।

 

निकेल मिश्र के चार प्रमुख संक्षारण परिदृश्य

उनके उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध के बावजूद, निकेल मिश्र अभी भी कुछ शर्तों के तहत खुरच सकते हैं। इसमें शामिल तंत्र को निम्नलिखित चार प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

ऑक्सीकरण एसिड संक्षारण

Nickel is stable in non-oxidizing acids (such as hydrochloric acid and dilute sulfuric acid). However, in concentrated nitric acid (>65%) या सल्फ्यूरिक एसिड को फ्यूमिंग करते हुए, निष्क्रिय फिल्म नष्ट हो जाती है, जिससे सब्सट्रेट को संक्षारक माध्यम में उजागर किया जाता है। उदाहरण के लिए:

In nitric acid environments: When the concentration is >65%, निकल का संक्षारण दर नाटकीय रूप से 0.001 मिमी/वर्ष से बढ़कर 0.1 मिमी/वर्ष हो जाती है। 80% नाइट्रिक एसिड में तीन महीने के ऑपरेशन के बाद, एक रासायनिक संयंत्र में एक निकल मिश्र धातु हीट एक्सचेंजर ने ट्यूब की दीवार की मोटाई में 30% की कमी का अनुभव किया, जिससे पौधे को रखरखाव के लिए बंद करने के लिए मजबूर किया गया।

In sulfuric acid environments: When the concentration is >80%, निकेल 200 मिश्र धातु का संक्षारण दर 0.02 मिमी/वर्ष तक पहुंच सकती है। इस मुद्दे को संबोधित करने के लिए, इंजीनियरों ने तांबे - को निकेल - आधारित मिश्र (जैसे कि मोनेल 400) विकसित किया, जो पांच बार से अधिक बार सल्फ्यूरिक एसिड संक्षारण प्रतिरोध में सुधार करते हैं।

उच्च - तापमान क्लोराइड संक्षारण

In environments such as seawater desalination and offshore platforms, the synergistic effect of high temperatures (>60°C) and high salt concentrations (Cl⁻ concentrations >3%) पिटिंग जंग का कारण बन सकता है। उदाहरण के लिए:

पिटिंग संक्षारण का तंत्र: CL⁻ के बाद निष्क्रिय फिल्म में प्रवेश करने के बाद, यह स्थानीयकृत माइक्रोसेल बनाता है, जिससे जंग (सब्सट्रेट मोटाई का 10% -20% तक) को बढ़ावा मिलता है। 50 डिग्री में दो साल के ऑपरेशन के बाद, 3.5% NaCl समाधान, एक अपतटीय प्लेटफॉर्म पर एक निकल मिश्र धातु पाइपलाइन विकसित किया गया, जो कि 0.5 मिमी की गहराई तक पहुंचता है, जो पाइपलाइन प्रतिस्थापन की आवश्यकता है।

रोकथाम में कठिनाई: अपने शुरुआती चरणों में जंग का पता लगाना मुश्किल है, लेकिन एक बार स्थापित होने के बाद, संक्षारण दर तेजी से बढ़ जाती है। इसलिए, निकेल - आधारित मिश्र धातु जिसमें मोलिब्डेनम (एमओ), जैसे कि हेस्टेलॉय सी -276, अक्सर अपतटीय इंजीनियरिंग में उपयोग किए जाते हैं, क्योंकि उनका पिटिंग प्रतिरोध साधारण निकेल मिश्र धातुओं के तीन गुना है।

तनाव संक्षारण दरार

तन्य तनावों (जैसे वेल्डिंग अवशिष्ट तनाव और यांत्रिक भार) और संक्षारक मीडिया (जैसे गीले H₂s और NaOH) के संयुक्त प्रभावों के तहत, निकेल मिश्र धातुओं को भंगुर फ्रैक्चर का अनुभव कर सकते हैं। उदाहरण के लिए:

Hss वातावरण: H₂S - में तेल और गैस क्षेत्रों में, निकेल - आधारित मिश्र धातुओं के तनाव संक्षारण के लिए महत्वपूर्ण तनाव तीव्रता कारक (KISCC) 10 MPa · M¹/ε के रूप में कम हो सकता है, तनाव की अनुपस्थिति में केवल 1/10। एक तेल क्षेत्र में उपयोग किए जाने वाले एक निकल मिश्र धातु वाल्व ने ऑपरेशन के एक वर्ष के बाद तनाव संक्षारण दरार को विकसित किया, जिसके परिणामस्वरूप एक तेल और गैस रिसाव हुआ।

सुरक्षात्मक उपाय: गर्मी उपचार के माध्यम से अवशिष्ट तनाव को समाप्त करें, या मोलिब्डेनम (एमओ) - का उपयोग करें जिसमें निकेल - आधारित मिश्र (जैसे हेस्टेलॉय सी -276) तनाव संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए शामिल हैं। प्रायोगिक परिणाम बताते हैं कि बाद वाले का जीवनकाल पांच गुना अधिक है, जो कि गीले h₂s वातावरण में साधारण निकेल मिश्र धातुओं का है।

चढ़ाना विफलता

लागत को कम करने के लिए, कुछ उत्पाद कार्बन स्टील पर निकल चढ़ाना का उपयोग करते हैं। यदि चढ़ाना में छिद्र होते हैं (porosity> 1 सेल/cm the) या अपर्याप्त रूप से मोटी होती है (<0.05μm), corrosive media can penetrate the plating and cause corrosion of the substrate. For example:

"ब्लैक पैड" दोष: जब निकल चढ़ाना जंग की गहराई 1μM से अधिक हो जाती है, तो मिलाप संयुक्त संपर्क प्रतिरोध में उतार -चढ़ाव होता है और जीवन में - को प्लग करता है और जीवन में 50%से अधिक कम हो जाता है।

समाधान: एक मल्टी - लेयर निकल चढ़ाना प्रक्रिया का उपयोग करें (जैसे कि कॉपर बेस + सेमी - उज्ज्वल निकल + उच्च - सल्फर निकेल + ब्राइट निकल), या निकेल मिश्र धातु सब्सट्रेट के प्रत्यक्ष प्रसंस्करण के लिए स्विच करें। प्रायोगिक परिणाम बताते हैं कि मल्टी - लेयर निकल चढ़ाना 0.1 कोशिकाओं/सेमी से नीचे पोरसिटी को कम कर सकता है और 10 गुना तक संक्षारण प्रतिरोध में सुधार कर सकता है।

 

निकल मिश्र धातु जंग रोकथाम रणनीतियाँ

निकल मिश्र धातुओं के संक्षारण जोखिमों को संबोधित करने के लिए, पूर्ण जीवनचक्र सुरक्षा प्राप्त करने के लिए निम्नलिखित रणनीतियों का उपयोग किया जा सकता है:

सामग्री चयन: मिश्र धातु के प्रकार को पर्यावरण से मिलान करें

मजबूत एसिड (केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड) वातावरण के लिए: हेस्टेलॉय सी -276 (16% एमओ युक्त) का उपयोग करें, जो निकेल 200 के संक्षारण प्रतिरोध का पांच गुना से अधिक प्रदान करता है। 98% सल्फ्यूरिक एसिड में, सी -276 का संक्षारण दर केवल 0.0005 मिमी/वर्ष है, जबकि निकल 200 का क्षरण दर 0.025 मिमी/वर्ष है।

समुद्री जल/उच्च नमक स्प्रे वातावरण के लिए: Monel 400 (Ni - 30CU) का उपयोग करें, जो शुद्ध निकल के लिए बेहतर पिटिंग संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करता है। 3.5% NaCl समाधान में, मोनेल 400 की पिटिंग क्षमता निकल 200 की तुलना में 0.3 V अधिक है, जिसके परिणामस्वरूप जंग प्रतिरोध में तीन गुना सुधार हुआ है। उच्च तापमान के लिए, अत्यधिक क्षारीय वातावरण: निकल 200 (शुद्ध निकल) को पसंद किया जाता है। 40% NaOH में इसकी संक्षारण दर 0.001 मिमी/वर्ष से कम है, 1/500 वें कार्बन स्टील की है।

सतह का उपचार

रासायनिक पासिंग: नाइट्रिक एसिड या क्रोमिक एसिड समाधान के साथ उपचार से पास होने वाली फिल्म की मोटाई 10-20 नैनोमीटर तक बढ़ जाती है। प्रयोगों से पता चला है कि 0.5 मोल/एल एनएसीएल समाधान में रासायनिक रूप से पास किए गए निकेल मिश्र धातुओं का संक्षारण वर्तमान घनत्व 80%तक कम हो जाता है।

इलेक्ट्रोप्लेटिंग संरक्षण: निकल मिश्र धातुओं की सतह पर चढ़ाना रूथेनियम (आरयू) या इरिडियम (आईआर) 3-5 गुना तक संक्षारण प्रतिरोध में सुधार करता है। रूथेनियम चढ़ाना ने केंद्रित नाइट्रिक एसिड में रासायनिक उपकरणों के सेवा जीवन को 2 साल से 10 साल तक बढ़ाया है।

कोटिंग संरक्षण: पॉलीटेट्रैफ्लुओरोइथिलीन (PTFE) कोटिंग का उपयोग संक्षारक मीडिया से सतह को अलग करने के लिए किया जाता है। PTFE कोटिंग समुद्री जल में निकेल मिश्र धातुओं के संक्षारण दर को 0.0001 मिमी/वर्ष तक कम कर सकती है, लगभग जंग को समाप्त कर सकती है।

पर्यावरण नियंत्रण

तापमान प्रबंधन: संक्षारक माध्यम (जैसे, समुद्री जल अलवणीकरण में 60 डिग्री) के महत्वपूर्ण तापमान के नीचे उपकरण संचालन तापमान रखें। प्रयोगों से पता चलता है कि तापमान में प्रत्येक 10 डिग्री में वृद्धि के लिए, निकल मिश्र धातुओं की संक्षारण दर 2-3 गुना बढ़ जाती है।

आर्द्रता नियंत्रण: संक्षेपण को रोकने के लिए 60% से नीचे 60% और तापमान 30 डिग्री से नीचे का तापमान बनाए रखें। एक इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माता ने गोदाम के तापमान और आर्द्रता को नियंत्रित करके 200 घंटे से 1000 घंटे तक निकेल - मढ़वाया कनेक्टर्स के नमक स्प्रे परीक्षण जीवन को बढ़ाया।

मीडिया शोधन: संक्षारण जोखिम को कम करने के लिए संक्षारक अशुद्धियों (जैसे कि H₂s और Cl⁻) को हटा दें। तेल और गैस के क्षेत्रों में, Desulfurization के माध्यम से 1000 पीपीएम से 10 पीपीएम से H₂s एकाग्रता को कम करने से एक वर्ष से 10 साल तक निकल मिश्र धातु वाल्व के जीवन का विस्तार हो सकता है।

 

निकल मिश्र धातुओं का संक्षारण प्रतिरोध निरपेक्ष नहीं है; इसका प्रदर्शन भौतिक संरचना, पर्यावरणीय परिस्थितियों और सुरक्षा रणनीतियों के सहक्रियात्मक प्रभाव पर निर्भर करता है। उच्च - अंत अनुप्रयोगों (जैसे कि एयरोस्पेस और परमाणु ऊर्जा) के लिए, उच्च - शुद्धता निकल मिश्र (जैसे निकल 200) बहु - लेयर सुरक्षा के साथ संयुक्त रूप से आवश्यक हैं। लागत - संवेदनशील अनुप्रयोगों (जैसे चश्मा फ्रेम और सजावटी भागों) के लिए, अनुकूलित चढ़ाना प्रक्रियाओं (जैसे कि मध्यम - फॉस्फोरस इलेक्ट्रोलस निकल चढ़ाना) एक संतुलित लागत - प्रदर्शन अनुपात प्राप्त कर सकता है। भविष्य में, नैनो - कोटिंग और बुद्धिमान निगरानी जैसी प्रौद्योगिकियों के विकास के साथ, निकेल मिश्र धातुओं के जंग प्रतिरोध को और बढ़ाया जाएगा, जो लंबे समय तक - औद्योगिक उपकरणों के स्थिर संचालन के लिए अधिक विश्वसनीय सुरक्षा प्रदान करता है।