A fydd aloion nicel yn rhwd
Mewn cymwysiadau fel fframiau eyeglass, offer cemegol, a pheirianneg forol, mae aloion nicel wedi dod yn ddewis arall poblogaidd yn lle deunyddiau traddodiadol oherwydd eu cyfuniad o lewyrch metelaidd ac ymwrthedd cyrydiad. Fodd bynnag, mae dadleuon yn parhau ynghylch a fydd aloion nicel yn rhydu: mae rhai yn credu eu bod yn "brawf rhwd -," tra bod eraill yn cwestiynu eu perfformiad oherwydd materion cyrydiad offer.
Amddiffyniad Naturiol Ffilm Alloy Nickel
Mae gwrthiant cyrydiad aloion Nickel yn deillio o'r ffilm oddefol drwchus a ffurfiwyd ar eu harwyneb. Pan fydd nicel yn agored i aer neu ddŵr, mae ffilm denau o nicel ocsid (NIO) neu nicel hydrocsid (Ni (OH) ₂) dim ond 2-5 nanometr o drwch yn ffurfio'n gyflym ar yr wyneb. Mae'r ffilm hon yn arddangos yr eiddo canlynol:
Sefydlogrwydd Cemegol: O fewn ystod pH o 4 - 10, mae'r ffilm oddefol yn parhau i fod yn sefydlog am gyfnodau hir, gan atal treiddiad cyfryngau cyrydol fel ïonau clorid a sylffidau. Er enghraifft, mewn dŵr môr arferol (pH ≈ 8.2), gall y ffilm oddefol o aloion nicel aros yn gyfan am flynyddoedd. Hunan - Gallu Iachau: Os yw haen leol o'r ffilm nicel wedi'i chrafu'n fecanyddol, bydd y swbstrad nicel agored yn adfywio ffilm oddefol mewn ocsigen - sy'n cynnwys amgylchedd, gan gyflawni "hunan-atgyweirio". Mae arbrofion wedi dangos, mewn datrysiad NaCl 0.5 mol/L, y gellir adfer y ffilm oddefol yn yr ardal grafu yn llawn o fewn 24 awr.
Inertness Electrocemegol: Mae potensial electrod y ffilm oddefol 0.2-0.3 V yn uwch na photensial y swbstrad nicel, gan amddiffyn y swbstrad yn ffafriol rhag cyrydiad wrth ffurfio cell galfanig. Mae'r eiddo hwn yn gwneud aloion nicel yn ddeunydd anod delfrydol ar gyfer y diwydiant electrolytig.
Pedwar senario cyrydiad mawr o aloion nicel
Er gwaethaf eu gwrthiant cyrydiad rhagorol, gall aloion nicel gyrydu o dan rai amodau o hyd. Gellir categoreiddio'r mecanweithiau dan sylw yn y pedwar math canlynol:
Cyrydiad asid ocsideiddio
Nickel is stable in non-oxidizing acids (such as hydrochloric acid and dilute sulfuric acid). However, in concentrated nitric acid (>65%) neu asid sylffwrig sy'n ffynnu, mae'r ffilm oddefol yn cael ei dinistrio, gan ddatgelu'r swbstrad i'r cyfrwng cyrydol. Er enghraifft:
In nitric acid environments: When the concentration is >65%, mae cyfradd cyrydiad nicel yn cynyddu'n ddramatig o 0.001mm y flwyddyn i 0.1mm y flwyddyn. Ar ôl tri mis o weithredu mewn asid nitrig 80%, profodd cyfnewidydd gwres aloi nicel mewn planhigyn cemegol ostyngiad o 30% mewn trwch wal tiwb, gan orfodi'r planhigyn i gau i lawr ar gyfer cynnal a chadw.
In sulfuric acid environments: When the concentration is >80%, gall cyfradd cyrydiad aloi nicel 200 gyrraedd 0.02mm y flwyddyn. Er mwyn mynd i'r afael â'r mater hwn, datblygodd peirianwyr gopr - yn cynnwys aloion nicel - (megis monel 400), sy'n gwella ymwrthedd cyrydiad asid sylffwrig fwy na phum gwaith.
Cyrydiad clorid tymheredd uchel -
In environments such as seawater desalination and offshore platforms, the synergistic effect of high temperatures (>60°C) and high salt concentrations (Cl⁻ concentrations >Gall 3%) achosi cyrydiad pitting. Er enghraifft:
Mecanwaith pitsio cyrydiad: Ar ôl i Cl⁻ dreiddio i'r ffilm oddefol, mae'n ffurfio microcells lleol, gan arwain at bitting cyrydiad (hyd at 10% -20% o drwch yr is-haen). Ar ôl dwy flynedd o weithredu mewn toddiant NaCl 50 gradd, 3.5%, datblygodd piblinell aloi nicel ar blatfform alltraeth gyrydiad pitting gan gyrraedd dyfnder o 0.5 mm, gan olygu bod angen amnewid piblinell.
Anhawster wrth atal: Mae'n anodd canfod cyrydiad pitsio yn ei gamau cynnar, ond ar ôl ei sefydlu, mae'r gyfradd cyrydiad yn cynyddu'n esbonyddol. Felly, mae aloion wedi'u seilio ar nicel - sy'n cynnwys molybdenwm (MO), fel Hastelloy C-276, yn aml yn cael eu defnyddio mewn peirianneg ar y môr, gan fod eu gwrthiant pitting dair gwaith aloion nicel cyffredin.
Cracio cyrydiad straen
O dan effeithiau cyfun straen tynnol (megis weldio straen gweddilliol a llwythi mecanyddol) a chyfryngau cyrydol (fel H₂s gwlyb a NaOH), gall aloion nicel brofi toriad brau. Er enghraifft:
Amgylcheddau H₂s: Yn h₂s - sy'n cynnwys meysydd olew a nwy, gall y ffactor dwyster straen critigol (KISCC) ar gyfer cyrydiad straen nicel - aloion wedi'u seilio mor isel â 10 mpa · m¹/², dim ond 1/10 o hynny yn absenoldeb straen. Datblygodd falf aloi nicel a ddefnyddiwyd mewn maes olew gracio cyrydiad straen ar ôl blwyddyn o weithredu, gan arwain at ollyngiad olew a nwy.
Mesurau amddiffynnol: Dileu straen gweddilliol trwy driniaeth wres, neu ddefnyddio molybdenwm (MO) - sy'n cynnwys aloion nicel - (megis Hastelloy C-276) i wella ymwrthedd cyrydiad straen. Mae canlyniadau arbrofol yn dangos bod gan yr olaf hyd oes dros bum gwaith yn fwy na aloion nicel cyffredin mewn amgylcheddau H₂s gwlyb.
Methiant platio
Er mwyn lleihau costau, mae rhai cynhyrchion yn defnyddio platio nicel ar ddur carbon. Os yw'r platio yn cynnwys pores (mandylledd> 1 cell/cm²) neu os yw'n ddigon trwchus (<0.05μm), corrosive media can penetrate the plating and cause corrosion of the substrate. For example:
Diffyg "Pad Du": Pan fydd dyfnder cyrydiad platio nicel yn fwy na 1μm, mae gwrthiant cyswllt ar y cyd sodr yn amrywio ac mae plwg - mewn bywyd yn gostwng dros 50%.
Datrysiad: Defnyddiwch broses platio nicel haen - (fel sylfaen gopr + semi - nicel llachar + uchel - sylffwr nicel + nicel llachar), neu newid i brosesu uniongyrchol y swbstrad nicel nicel. Mae canlyniadau arbrofol yn dangos y gall platio nicel haen aml - leihau mandylledd i is na 0.1 celloedd/cm² a gwella ymwrthedd cyrydiad 10 gwaith.
Strategaethau atal rhwd aloi nicel
Er mwyn mynd i'r afael â risgiau cyrydiad aloion nicel, gellir defnyddio'r strategaethau canlynol i gyflawni amddiffyniad cylch bywyd llawn:
Dewis Deunydd: Cydweddwch y math aloi â'r amgylchedd
Ar gyfer amgylcheddau asid cryf (asid sylffwrig crynodedig): Defnyddiwch Hastelloy C-276 (sy'n cynnwys 16% mo), sy'n cynnig dros bum gwaith ymwrthedd cyrydiad nicel 200. Mewn asid sylffwrig 98%, dim ond 0.0005 mm y flwyddyn yw'r gyfradd cyrydiad o C-276, tra bod cyfradd cyrydiad nicel 2 0.0 yn 0.0 yn 0.0 yw 0.0 yw 0.0 yw 0.0 yw 0.0 yw 0.0 yw 0.0 yw 0.0 mMM/0.0 yw 0.0 mMM/0.0 yw.
Ar gyfer amgylcheddau dŵr y môr/chwistrell halen uchel: defnyddiwch Monel 400 (Ni - 30Cu), sy'n cynnig ymwrthedd cyrydiad pitsio uwchraddol i nicel pur. Mewn toddiant NaCl 3.5%, mae potensial pitting Monel 400 0.3 V yn uwch na photensial nicel 200, gan arwain at welliant tair gwaith mewn ymwrthedd cyrydiad. Ar gyfer amgylcheddau tymheredd uchel, iawn alcalïaidd: mae nicel 200 (nicel pur) yn cael ei ffafrio. Mae ei gyfradd cyrydiad yn 40% NaOH yn llai na 0.001 mm y flwyddyn, 1/500fed cyfradd dur carbon.
Triniaeth arwyneb
Pasio Cemegol: Mae triniaeth ag asid nitrig neu doddiant asid cromig yn cynyddu trwch y ffilm pasio i 10-20 nanometr. Mae arbrofion wedi dangos bod dwysedd cerrynt cyrydiad aloion nicel sydd wedi'u pasio yn gemegol mewn toddiant NaCl 0.5 mol/L yn cael ei leihau 80%.
Amddiffyniad Electroplating: Mae platio rutheniwm (RU) neu iridium (IR) ar wyneb aloion nicel yn gwella ymwrthedd cyrydiad 3-5 gwaith. Mae platio rutheniwm wedi ymestyn oes gwasanaeth offer cemegol mewn asid nitrig dwys o 2 flynedd i 10 mlynedd.
Amddiffyn cotio: Defnyddir cotio polytetrafluoroethylen (PTFE) i ynysu'r wyneb oddi wrth gyfryngau cyrydol. Gall cotio PTFE leihau cyfradd cyrydiad aloion nicel mewn dŵr y môr i 0.0001 mm y flwyddyn, bron â dileu cyrydiad.
Rheolaeth Amgylcheddol
Rheoli Tymheredd: Cadwch dymheredd gweithredu offer islaw tymheredd critigol y cyfrwng cyrydol (ee, 60 gradd mewn dihalwyno dŵr y môr). Mae arbrofion yn dangos, am bob cynnydd o 10 gradd yn y tymheredd, bod cyfradd cyrydiad aloion nicel yn cynyddu 2-3 gwaith.
Rheoli lleithder: Cynnal lleithder storio o dan 60% a'r tymheredd o dan 30 gradd i atal anwedd. Ymestynnodd gwneuthurwr electroneg fywyd prawf chwistrell halen nicel - cysylltwyr platiog o 200 awr i 1000 awr trwy reoli tymheredd a lleithder warws.
Puro'r cyfryngau: Tynnwch amhureddau cyrydol (fel H₂s a CL⁻) i leihau risg cyrydiad. Mewn caeau olew a nwy, gall lleihau crynodiad H₂s o 1000 ppm i 10 ppm trwy desulfurization ymestyn oes falfiau aloi nicel o flwyddyn i 10 mlynedd.
Nid yw ymwrthedd cyrydiad aloion nicel yn absoliwt; Mae ei berfformiad yn dibynnu ar effaith synergaidd cyfansoddiad materol, amodau amgylcheddol a strategaethau amddiffyn. Ar gyfer cymwysiadau diwedd - (megis pŵer awyrofod a niwclear), mae aloion nicel purdeb uchel - (fel nicel 200) wedi'u cyfuno ag amddiffyn haen aml - yn hanfodol. Ar gyfer cost - cymwysiadau sensitif (megis fframiau eyeglass a rhannau addurnol), gall prosesau platio optimized (megis cyfrwng - platio nicel electroless ffosfforws) sicrhau cost berfformiad cost gytbwys - cymhareb perfformiad. Yn y dyfodol, gyda datblygu technolegau fel cotio nano - a monitro deallus, bydd ymwrthedd rhwd aloion nicel yn cael ei wella ymhellach, gan ddarparu amddiffyniad mwy dibynadwy ar gyfer y - tymor hir o weithrediad sefydlog offer diwydiannol.
