Химические свойства. Наиболее распространенными случаями химического взаимодействия между керамикой и дру­гими веществами являются следующие

Наиболее распространенными случаями химического взаимодействия между керамикой и дру­гими веществами являются следующие:

· взаимодействие с кислотами и щелочами – коррозия в растворах.

· взаимодействие с расплавами, чаще металлическими – коррозия в расплавах.

· взаимодействие с газами – газовая коррозия.

Коррозия в растворах.Исследование коррозионной стойкости керамики в различных раст­ворах кислот и щелочей необходимо для оценки возможности изготовления из нее деталей химической аппаратуры, насосов для перекачки кислот, подшипников, работающих в агрессивных средах и т.д. Для оценки стойкости обычно подсчитывется убыль массы керамического образца после его выдержки в растворе заданной концентрации. Часто образец выдерживается в кипящем растворе. Допустимая потеря массы для кислотоупорной керамики не должна превышать 2–3%.

Коррозия в расплавах.При плавке металла в тиг­лях из оксидной керамики возможно восстановление огнеупорного мате­риала тигля. Большое количество безоксидных керамических материалов также используют для изготовления деталей, работающих в контакте с расплавами самых различных металлов. В связи с этим изучение коррозионной стойкости керамики в этих условиях имеет важное практическое значение. При выборе материала тигля часто пользуются следующим правилом: восстановление оксида происходит в том случае, если его теплота образования меньше, чем теплота образования оксида переплавляемого металла. При взаимодействии безоксидных керамик с расплавами металлов имеет место образование химических соединений, фаз внедрения, интерметаллидов. Например, самосвязанный карбид кремния, который содержит свободный кремний (~2,7%), хорошо взаимодействует со сталью. Алюминий, имеющий высокое химическое сродство и близкое к бору и углероду электронное строение, активно взаимодействует с карбидом бора с образованием новых химических соединений. Коррозия керамики в расплавах определяется методами микроскопического, химического, фазового анализа, позволяющими определить наличие и количество продуктов взаимодействия.

Газовая коррозия. Очень распространенным видом химического взаимодействия является взаимодействие между керамикой и газами. Во многих случаях керамика должна противостоять действию газообразных галогенов, сернистого газа, оксидов азота, различных углеводородов и др. Если в состав керамики входят элементы с переменной валентностью, то при некоторых условиях газовой среды возможны окислительно-восстановительные реакции с образованием более легкоплавких соединений. Особенно усиливается воздействие газов во влажной среде и при повышенных температурах. Стойкость керамики против газообразных агентов зависит во многом от химической природы керамики, а также от ее структурных особенностей.

Оксидные керамики обладают очень важным достоинством: они не подвержены окислению. Бескислородная конструкционная керамика, хотя и имеет ряд преимуществ по сравнению с оксидной керамикой, обладает существенным недостатком – способностью окисляться при нагреве на воздухе до высоких температур. Учитывая, что в реальных условиях эксплуатации изделий из безоксидной керамики в двигателях к процессу окисления нагретым воздухом добавляется коррозионное воздействие продуктов сгорания топлива и солей морской воды, попадающих, например, в судовые газотурбинные двигатели, становится очевидным, что используемая керамика должна быть стойкой к высокотемпературной коррозии. Необходимо учитывать, что ввиду довольно высокой коррозионной стойкости керамики часто очень трудно оценивать степень ее коррозионного повреждения по изменению массы образцов, глубине проникновения коррозии, количеству очагов коррозии, на единицу площади поверхности и т.п., как это делается для металлов. Более того, окисление может приводить не только к ухудшению свойств керамики, но и к повышению ее прочности, а следовательно, к увеличению работоспособности керамического изделия. Поэтому оценить действие коррозии на работоспособность конструкционной керамики можно только по изменению ее механических характеристик.

Коррозионная активность продуктов сгорания топлива обусловлена, прежде всего, содержанием в них натрия, серы и ванадия. По окислительной способности SО₂ примерно в 15 раз превосходит воздух. Высокой коррозионной активностью характеризуются также образующиеся при сгорании топлива Nа₂S0₄ и V₂0₅.

При высокотемпературной коррозии безоксидной керамики в газовом потоке в началь­ный период происходит образование окисленного слоя и прирост массы из-за окисления, а через некоторое время убыль массы за счет эрози­онного уноса материала.

Кроме этих типичных видов химического взаимодействия керамики с другими веществами, имеется еще большое количество случаев, когда керамика вступает в ту или иную реакцию с соприкасающимися материалами. Например, взаимодействие керамики с расплавленными стеклами при их плавке, шлаками, различными солевыми расплавами и т. д. Подобное многообразие вариантов химического взаимодействия кера­мики с другими средами не дает возможности создать единой методики оценки химической устойчивости керамики.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 486; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!