Молибден и его физико-химические свойства

Нормальный равновесный потенциал образования трехвалентных ионов молибдена равен -0,20 В, стационарный потенциал значительно положительнее и зависит от окислительных условий среды. Для спокойного (аэрированного) 0,5 н. раствора NaCl он равен +0,1 В, а в 0,1 н. растворе щелочи, где оксидная пленка на молибдене не устойчива, он снижается до -0,23 В.

Молибден относится к легко пассивирующимся металлам. По сравнению с другими пассивирующимися элементами (Сr, Fe, Ni и др.) молибден чрезвычайно легко подвергается пассивации в водных средах. Даже в контакте с кислыми неокислительными средами его потенциал коррозии (φ_кор) находится в области перепассивации (см. рис. 1).

Скорость растворения молибдена в пассивном состоянии чрезвычайно низка и составляет в 1 н. Н₂SO₄ и 1 н. НСl при 22°С 5,7•10^-5 (г/м²•ч) или 8•10^-8 А/см². Ионы Сl- заметного влияния на скорость растворения не оказывают.

Пассивное состояние молибдена объясняется присутствием защитной оксидной пленки Мо₂0 или МоО. Молибден обладает высокой коррозионной стойкостью в неокислительных средах и щелочных расплавах в широком интервале температур и концентраций. Он практически не взаимодействует с холодными и горячими плавиковой, уксусной кислотами любых концентраций, а также с растворами соляной и серной кислот при комнатной температуре.

Скорость коррозии молибдена в растворах кипящей соляной кислоты всех концентраций не превышает 0,025 мм/год. В кипящих растворах серной кислоты молибден весьма стоек (скорость коррозии ≤ 0,025 мм/год) до 65%-ной концентрации, при дальнейшем увеличении концентрации кислоты скорость коррозии молибдена резко возрастает. При 190°С (в автоклавах) молибден начинает интенсивно растворяться при концентрации серной кислоты выше 80%, а при 250°С - выше 30%.

Молибден не стоек в окислительных средах. Присутствие в кислоте даже небольших добавок окислителей приводит к резкому снижению его коррозионной стойкости. Так, при добавлении к 10-20%-ной НСl 0,5% FeCl₃ скорость коррозии молибдена возрастает в 100 раз. Молибден легко растворяется в царской водке и смесях кислот НFe+НN0₃ и Н₂S0₄+НN0₃, устойчив в расплавах натрия до 1500°С, висмута до 1427°С, свинца до 1100°С, лития и калия до 900°С. Однако он быстро разрушается в расплавленном олове, цинке, алюминии и железе, не стоек в расплавах щелочей и окисляющих солей, например NaNO₃.

Молибден взаимодействует с хлором при температурах выше 250°С, с бромом - выше 450°С, а с фтором - выше 20°С, с фосфором молибден не реагирует совсем. При высоких температурах молибден реагирует с углеродом и углеводородами, образуя карбиды, и с кремнием, образуя силициды.

Молибден и его сплавы в литом состоянии обладают малым запасом пластичности, поэтому их первичная обработка связана со значительными трудностями. Правильно выбранные режимы первичной деформации молибденовых сплавов определяют качество получаемой продукции.

Для молибдена, имеющего о.ц.к. решетку, характерны быстрое увеличение предела текучести при понижении температуры и переход от вязкого к хрупкому разрушению. Особенностью молибдена является то, что для него температура хрупко-вязкого перехода близка к комнатной. Чистота молибдена наиболее сильно влияет на температуру хрупко-вязкого перехода и в меньшей степени на прочностные свойства.

Прочность молибдена технической чистоты (0,01% С) невелика: временное сопротивление при 20, 1000 и 2000°С составляет соответственно 360-400, 70 и 12 МПа. Резкое падение прочностных характеристик наблюдается при температурах выше 400°С. При этом происходит значительное возрастание характеристик пластичности, что обусловлено переходом металла при этих температурах из хрупкого состояния в пластичное. На кривых зависимости характеристик пластичности от температуры наблюдается второй интервал резкого снижения в этой области 1650-1700°С. Это явление носит название горячей хрупкости.