1. Zkouška náchylnosti k mezikrystalické korozi
Níže popsaná metoda se skládá z ponoření zkušebních vzorků odebraných ze zkoušené zhotovené lahve do jednoho ze dvou různých korozivních roztoků a z jejich vyhodnocení po stanovené době leptání s cílem zjistit jakékoli známky mezikrystalické koroze a určit povahu a stupeň této koroze. Šíření mezikrystalické koroze se zjišťuje metalograficky na vyleštěných plochách řezů kolmých k leptanému povrchu.
1.1 Odběr zkušebních vzorků
Zkušební vzorky se odebírají z horní zaoblené části, tělesa a dna lahve (obrázek 1), aby bylo možné provést na materiálu z těchto částí lahve zkoušky s roztokem A podle bodu 1.3.2.1 nebo s roztokem B podle bodu 1.3.2.2.
Každý zkušební vzorek musí mít celkový tvar a rozměry podle obrázku 2.
Plochy a1 a2 a3 a4, b1 b2 b3 b4, a1 a2 b2 b1, a4 a3 b3 b4 se vyříznou pásovou pilou a pečlivě opracují jemným pilníkem. Plochy a1 a4 b4 b1 a a2 a3 b3 b2, které odpovídají vnitřnímu a vnějšímu povrchu lahve, se ponechají v hrubě opracovaném stavu.
1.2 Příprava povrchu před korozivním leptáním
1.2.1 Potřebné látky
HNO3 pro analýzu, hustota 1,33 g.cm-3,
HF pro analýzu, hustota 1,14 g.cm-3 (při 40 %),
deionizovaná voda.
1.2.2 Postup
V kádince se připraví roztok:
HNO3 : 63 cm3,
HF : 6 cm3,
H2O : 929 cm3.
Roztok se zahřej na teplotu 95 °C.
Každý zkušební vzorek, zavěšený na hliníkovém drátě, se vystaví působení tohoto roztoku ponořením na dobu 1 minuty.
Vzorek se omyje tekoucí vodou a potom deionizovanou vodou.
Pro odstranění všech případných usazenin mědi se vzorek ponoří do kyseliny dusičné podle bodu 1.2.1 na dobu 1 minuty při pokojové teplotě.
Vzorek se opláchne deionizovanou vodou.
Aby se zabránilo okysličení vzorků, musí být zkušební vzorky ihned po této přípravě ponořeny do příslušné korozní lázně (viz bod 1.3.1).
1.3 Provedení zkoušky
1.3.1 Podle uvážení autorizované osoby se použije jeden z těchto dvou korozivních roztoků: první složený z 87 g/l chloridu sodného a 3 g/l peroxidu vodíku (roztok A), druhý složený z 30 g/l chloridu sodného a 5 g/l kyseliny chlorovodíkové (roztok B).
1.3.2 Příprava korozivních roztoků
1.3.2.1 Roztok A
1.3.2.1.1 Potřebné látky:
NaCl krystalický pro analýzu,
H2O2 lékařský,
KMnO4 pro analýzu,
H2SO4 pro analýzu, hustota 1,83 g.cm-3,
deionizovaná voda.
1.3.2.1.2 Titrace peroxidu vodíku
Protože peroxid vodíku není příliš stabilní, je důležité před každým použitím zkontrolovat jeho titr tímto způsobem:
Pipetou se odměří 10 cm3 peroxidu vodíku a doředí se deionizovanou vodou na 1000 cm3 (v odměrné baňce), čímž se získá roztok peroxidu vodíku označený C. Pipetou se odměří od Erlenmeyerovy baňky:
- 10 cm3 roztoku peroxidu vodíku C,
- přibližně 2 cm3 H2SO4 hustoty 1,83 g.cm-3.
K titraci se použije roztok 1,859 g/l manganistanu draselného. Manganistan draselný samostatný slouží jako indikátor.
1.3.2.1.3 Princip titrace
Reakci manganistanu draselného s peroxidem vodíku v prostředí kyseliny sírové vyjadřuje rovnice:
2 KMnO4 + 5 H2O2 + 3 H2SO4 → K2SO4 + 2 MnSO4 + 8 H2O + 5 O2,
z níž vyplývá ekvivalence: 316 g KMnO4 = 170 g H2O2.
1 g čistého peroxidu vodíku tedy reaguje s 1859 g manganistanu draselného; z tohoto důvodu se používá roztok 1,859 g/l manganistanu draselného, který nasycuje - v odpovídajících objemových poměrech - 1 g/l peroxidu vodíku. Protože peroxid vodíku byl na počátku 100-násobně zředěn, představuje 10 cm3 zkušebního vzorku 0,1 cm3 původního peroxidu vodíku.
Objem roztoku manganistanu draselného v cm3, spotřebovaného k titraci se vynásobí deseti, čímž se získá hodnota titru T původního peroxidu vodíku v g/l.
1.3.2.1.4 Příprava roztoku
Postup pro 10 litrů:
570 g chloridu sodného se rozpustí v deionizované vodě tak, aby se získal roztok o celkovém objemu 9 l. Přidá se peroxid vodíku v množství vypočítaném níže uvedeným způsobem. Roztok se promíchá a doplní deionizovanou vodou na objem 10 l.
Výpočet objemu peroxidu vodíku, který je třeba přidat do roztoku
Potřebné množství čistého peroxidu vodíku: 30g.
Jestliže peroxid vodíku obsahuje T gramů H2O2 na 1 l, bude potřebný objem vyjádřený v cm3:
1000 . 30
-----------
T
1.3.2.2 Roztok B
1.3.2.2.1 Potřebné látky:
NaCl krystalický pro analýzu,
HCl čistá koncentrovaná, 37 % HCl,
deionizovaná voda.
1.3.2.2.2 Příprava roztoku:
Postup pro 10 l roztoku:
300 g chloridu sodného a 50 g HCl (50 g = 0,5 %) se rozpustí v 9 litrech deionizované vody, promíchá a doplní na 10 litrů.
1.3.3 Podmínky leptání
1.3.3.1 Leptání v roztoku A
Korozivní roztok se nalije do krystalizátoru (případně do široké kádinky) umístěného ve vodní lázni. Vodní lázeň se míchá magnetickým míchadlem a teplota se reguluje dotykovým teploměrem.
Zkušební vzorek se buď zavěsí do korozívního roztoku na hliníkovém drátu nebo se umístí v roztoku tak, že spočívá pouze na rozích, což je výhodnější. Doba leptání je 6 hodin, teplota se udržuje na 30 °C ± 1 °C. Je třeba dbát na to, aby bylo zajištěno dostatečné množství činidla, alespoň 10 cm3 na cm3 povrchu vzorku.
Po leptání se zkušební vzorek omyje vodou, ponoří se asi na 30 sekund do 50 % roztoku kyseliny dusičné, opět se omyje vodou a osuší stlačeným vzduchem.
1.3.3.2 Najednou lze leptat více zkušebních vzorků, pokud patří ke stejnému typu slitiny a vzájemně se nedotýkají. Samozřejmě musí být dodrženo minimální množství činidla na jednotku povrchu vzorku.
1.3.3.3 Leptání vzorku B
Korozivní roztok se nalije do vhodné skleněné nádoby (například do kádinky). Zkouška se provádí za pokojové teploty, je vhodnější provádět zkoušku ve vodní lázni, jejíž teplota se termostatem udržuje na 23 °C. Doba leptání je 72 hodin.
Upevnění zkušebních vzorků v korozivním roztoku je podle bodu 2.3.1. Po leptání se vzorky pečlivě omyjí deionizovanou vodou a osuší stlačeným vzduchem prostým mastnoty. Je třeba dbát na to, aby poměr množství korozivního roztoku k povrchu vzorku v ml/cm2 byl neustále udržován na hodnotě 10 : 1 (viz bod 2.3.1).
1.4 Příprava zkušebních vzorků k vyhodnocení
1.4.1 Potřebné materiály
Zalévací misky o rozměrech například:
- vnější průměr: 40 mm,
- výška: 27 mm,
- tloušťka stěny: 2,5 mm,
aralditová pryskyřice DCY 230
→ nebo ekvivalentní materiály
tužidlo HY 951
1.4.2 Postup
Každý zkušební vzorek se umístí svisle do zalévací misky tak, aby spočíval na ploše a1 a2 a3 a4. Okolo vzorku se nalije směs aralditu DCY 230 a tužidla HY 951 v poměru 9 :1.
Doba vytvrzování je 24 hodin.
Určité množství materiálu se z plochy a1 a2 a3 a4 odstraní nejlépe odsoustružením tak, aby řez a1 a2 a3 a4 pozorovaný pod mikroskopem nevykazoval korozi zasahující do něj z povrchu a1 a2 a3 a4. Vzdálenost mezi povrchy a1 a2 a3 a4 a a1 a2 a3 a4, to je tloušťka odebraná soustruhem, musí být nejméně 2 mm (obrázky 2 a 3).
Řez pro vyhodnocení musí být mechanicky vyleštěn oxidem hlinitým nejprve na papíře a potom na plsti.
1.5 Metalografická kontrola zkušebních vzorků
Kontrola spočívá v zaznamenání rozsahu mezikrystalické koroze v oblasti podél obvodu řezu zkoumaného podle bodu 1.6. Přitom se berou v úvahu vlastnosti kovu na vnějším i vnitřním povrchu lahve a napříč stěnou lahve.
Řež se zkoumá nejprve při malém zvětšení (například 40x) za účelem nalezení nejvíce zkorodované oblasti a potom při větším zvětšení, obvykle asi 300x, za účelem posouzení povahy a rozsahu koroze.
1.6 Vyhodnocení metalografické kontroly
Vyhodnocení spočívá v ověření, zda mezikrystalická koroze je povrchová:
1. u slitin s rovnoosými krystality nesmí hloubka koroze podél celého obvodu řezu překročit vyšší z těchto dvou hodnot:
- velikost tří zrn ve směru kolmém na zkoumaný povrch,
- 0,2 mm;
Je však povoleno místní překročení těchto hodnot za předpokladu, že není pozorováno ve více než čtyřech zorných polích při 300-násobném zvětšení.
2. u slitin s krystality orientovanými jedním směrem v důsledku tváření za studena nesmí hloubka koroze z každé strany, které představuje vnitřní a vnější povrch lahve, překročit 0,1 mm.