четверті всієї світової здобичі його за рік. Тому вивченню процесів корозії і відшуканню якнайкращих засобів її запобігання надається дуже багато уваги.
Способи боротьби з корозією надзвичайно різноманітні. Найпростіший з них полягає в захисті поверхні металу від безпосереднього зіткнення з навколишнім середовищем шляхом покриття масляною фарбою, ласий, емаллю або, нарешті, тонким шаром іншого металу. Особливий інтерес з теоретичної точки зору представляє покриття одного металу іншим.
До них відносяться: катодне покриття, коли захищаючий метал стоїть у ряді напруг правіше за захищаючий (типовим прикладом може служити луджена, тобто покрита оловом, сталь); анодне покриття, наприклад, покриття сталі цинком.
Для захисту від корозії доцільно покривати поверхню металу шаром більш активного металу, ніж шаром менш активного. Проте інші міркування нерідко примушують застосовувати також покриття з менш активних металів.
На практиці частіше за все доводиться вживати заходів до захисту сталі як металу, особливо схильного корозії. Окрім цинку, з більш активних металів для цієї мети іноді застосовують кадмій, діючий подібно цинку. З менш активних металів для покриття сталі частіше за все використовують олово, мідь, нікель.
Покриті нікелем сталеві вироби мають красивий вигляд, ніж пояснюється широке розповсюдження нікелювання. При пошкодженні шару нікелю корозія проходить менш інтенсивно, ніж при пошкодженні шару міді (або олово), оскільки різниця потенціалів для пари нікель-залізо набагато менше, ніж для пари мідь-залізо.
З інших способів боротьби з корозією існує ще спосіб протекторів, що полягає в тому, що металевий об'єкт, що захищається, приводиться в контакт з великою поверхнею більш активного металу. Так, в парові казани вводять листи цинку, що знаходяться у контакті із стінками казана і створюючі з ними гальванічну пару.
V. Поняття про сплави.
Характерною особливістю металів є їх здатність утворювати один з одним або з неметалами сплави. Щоб отримати сплав, суміш металів звичайно піддають плавленню, а потім охолоджують з різною швидкістю, яка визначається природою компонентів і зміною характеру їх взаємодії залежно від температури. Іноді сплави одержують спеканием тонких порошків металів, не вдаючись до плавлення (порошкова металургія). Отже сплави - це продукти хімічної взаємодії металів.
Кристалічна структура сплавів багато в чому подібна чистим металам, які, взаємодіючи один з одним при плавленні і подальшій кристалізації, утворюють: а) хімічні з'єднання, звані интерметаллидами; б) тверді розчини; в) механічну суміш кристалів компонентів.
Той або інший тип взаємодії визначається співвідношенням енергії взаємодії різнорідних і однорідних частинок системи, тобто співвідношенням енергій взаємодії атомів в чистих металах і сплавах.
Сучасна техніка використовує величезне число сплавів, причому в переважній більшості випадків вони складаються не з двох, а з трьох, чотирьох і більшого числа металів. Цікаво, що властивості сплавів часто різко відрізняються від властивостей індивідуальних металів, якими вони утворені. Так, сплав, що містить 50% вісмуту, 25% свинцю, 12,5% олово і 12,5% кадмії, плавиться всього при 60,5 градусах Цельсія, тоді як компоненти сплаву мають відповідно температури плавлення 271, 327, 232 і 321 градус Цельсія. Твердість олов'яної бронзи (90% мідь і 10% олово) втричі більше, ніж у чистої міді, а коефіцієнт лінійного розширення сплавів заліза і нікелю в 10 разів менше ніж у чистих компонентів.
Проте деякі домішки погіршують якість металів і сплавів. Відомо, наприклад, що чавун (сплав заліза і вуглецю) не володіє тією міцністю і твердістю, які характерні для сталі. Крім вуглецю, на властивості сталі впливають добавки сірки і фосфору, що збільшують її крихкість.
Серед властивостей сплавів найважливішою для практичного застосування є жароміцність, корозійна стійкість, механічна міцність і ін. Для авіації велике значення мають легкі сплави на основі магнію, титана або алюмінію, для металообробної промисловості - спеціальні сплави, що містять вольфрам, кобальт, нікель. В електронній техніці застосовують сплави, основним компонентом яких є мідь. Надпотужні магніти вдалося отримати, використовуючи продукти взаємодії кобальту, самарія і інших рідкоземельних елементів, а надпровідні при низьких температурах сплави - на основі интерметаллидов, утворюваних ниобием з оловом і ін.
VI. Способи отримання металів.
Величезна більшість металів знаходиться в природі у вигляді з'єднань з іншими елементами.
Тільки небагато металів зустрічаються у вільному стані, і тоді вони називаються саморідними. Золото і платина зустрічаються майже виключно в саморідному вигляді, срібло і мідь - частково в саморідному вигляді; іноді попадаються також саморідні ртуть, олово і деякі інші метали.
Добування золота і платини проводиться або за допомогою механічного відділення їх від тієї породи, в якій вони укладені, наприклад промивкою води, або шляхом витягання їх з породи різними реагентами з подальшим виділенням металу з розчину. Вся решта металів здобувається хімічною переробкою їх природних з'єднань.
Мінерали і гірські породи, з'єднання металів, що містять, і придатні для отримання цих металів заводським шляхом, носять назву руд. Головними рудами є оксиди, сульфіди і карбонаты металів.
Найважливіший спосіб отримання металів з руд заснований на відновленні їх оксидів вугіллям.
Якщо, наприклад, змішати червону мідну руду (куприт) Cu2O з вугіллям і піддати сильному розжарюванню, то вугілля, відновлюючи мідь, перетвориться на оксид вуглецю(II), а мідь виділиться в розплавленому стані:
Cu2O + З = 2Cu + CO
Подібним же чином проводиться виплавка чавуну їх залізняку, отримання олова з олов'яного каменя SnO2 і відновлення інших металів з оксидів.
При переробці сірчистих руд спочатку переводять сірчисті з'єднання в кисневі шляхом обпалення в особливих печах, а потім вже відновлюють отримані оксиди вугіллям. Наприклад:
2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2
ZnO + З = Zn + CO
В тих випадках, коли руда є сіллю вугільної кислоти,