Bestimmung der Abtragungsraten von Zirconium, Tantal und der Legierung Tantal-40Niob in fluoridhaltiger azeotroper Salpetersäure mit Hilfe der Radiotracer-Methode

Autor: W. Klas, R. Michel, G. Müller, U. Herpers, R. Droste, M. Reich, E.-M. Horn, R. Holm
Rok vydání: 1991
Předmět:
Zdroj: Materials and Corrosion/Werkstoffe und Korrosion. 42:570-575
ISSN: 1521-4176
0947-5117
DOI: 10.1002/maco.19910421103
Popis: Wegen ihrer hohen Korrosionsbestandigkeit gegenuber zahlreichen Angriffsmitteln sind Zirconium und Tantal sowie die Legierung Tantal-40Niob von groser technischer Bedeutung. Die bisher in azeotroper Salpetersaure p.a. zwischen 20 und 121°C gemessenen Abtragungsraten liegen fur Zirconium zwischen 7 · 10−6 und 5 · 10−4 mm/a, fur Tantal zwischen 10−8 und 4 · 10−6 mm/a und fur die Legierung Ta-40Nb zwischen 2 · 10−7 und 8 · 10−6 mm/a [1]. Diese Abtragungsraten werden durch geringe Fluoridzustande oder -verunreinigungen wesentlich erhoht. Mit der Radiotracermethode nach Neutronenaktivierung wurden die Abtragungsraten in azeotroper, fluoridhaltiger Salpetersaure bestimmt. Zirconium ist schon gegen kleinste Fluoridspuren sehr empfindlich. Im untersuchten Bereich von 0.15 bis 10 ppm F− liegen bei 108°C die Abtragungsraten zwischen 5.3 · 10−3 und 3.1 mm/a. Eine Grenzkonzentration, unterhalb der das Fluorid die Korrosionsgeschwindigkeit nicht mehr beeinflust, kann fur Zirconium nicht angegeben werden. Bei Tantal und der Legierung Ta-40Nb nimmt oberhalb einer Grenzkonzentration von 10 ppm F− die Korrosionsgeschwindigkeit stark zu. Die hochsten Abtragungsraten liegen zwischen 8.4 · 10−3 mm/a bei 50°C/280 ppm F− und 1.4 · 10−2 mm/a bei 110°C/320 ppm F−. Dabei ist Tantal uber den gesamten erfasten Bereich um etwa das Zehnfache bestandiger als die Legierung Ta-40Nb. Sowohl bei Tantal als auch bei Zirconium stellt sich die Abtragungsrate unabhangig von Vorbehandlungen ein. The radiotracer technique as a means to investigate the corrosion of zirconium, tantalum, and a Ta-40Nb alloy in fluoride containing azeotropic nitric acid Zirconium and tantalum as well as the tantalum 40% niobium alloy are of considerable technical importance due to their high corrosion resistance against numerous corrosive media. With respect to corrosion testing in analytically pure azeotropic nitric acid in the temperature range between 20 and 121°C, corrosion rates were determined for zirconium: 7 · 10−6 to 5 · 10−4 mm/y, for tantalum: 10−8 to 4 · 10−6 mm/y, and for the Ta-40Nb alloy: 2 · 10−7 to 8 · 10−6 mm/y [1]. These corrosion rates will be markedly increased by adding small amounts of fluorides or by fluoride impurities. The radiotracer method after neutron activation was applied to determine the corrosion rates in azeotropic fluoride containing nitric acid. Even minute additions of fluorides strongly affect the corrosion resistance of zirconium. In the range between 0.15 and 10 ppm F− and at a temperature of 108°C, corrosion rates between 5.3 · 10−3 and 3.1 mm/y were measured. It was impossible to establish a limit for the fluoride concentration, below which the corrosion rate of zirconium will not be adversely influenced. The corrosion rates of tantalum and the Ta-40Nb alloy are considerably increasing above a fluoride concentration of 10 ppm. The highest corrosion rates measured were between 8.4 · 10−3 mm/y at 50°C/280 ppm F− and 1.4 · 10−2 mm/y at 110°C/320 ppm F−. Within the range of this investigation, the corrosion resistance of tantalum was higher than that of the Ta-40Nb alloy by one order of magnitude. The corrosion resistance of zirconium and tantalum was not influenced by any treatment of the samples before testing.
Databáze: OpenAIRE
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