Korozja miedzi i jej stopów: przyczyny i rozwiązania

Miedź i stopy miedzi mają wysoką przewodność, są skrawalne, odporne na korozję i dlatego są szeroko stosowane w wielu aplikacjach branże. Jednak w pewnych warunkach korozja miedzi i jej stopów nadal występuje. Co to jest i jak chronić je przed korozją, są omówione w tym artykule.

Co to jest korozja

Jest to degradacja metali pod wpływem czynników środowiskowych. W krajach o dobrze rozwiniętym przemyśle szkody korozyjne wynoszą 4-5% dochodu narodowego. Degradacji ulegają nie tylko metale, ale także wykonane z nich maszyny i części, co prowadzi do bardzo wysokich kosztów. W wyniku rdzewienia rur często dochodzi do wycieku szkodliwych substancji chemicznych, które zanieczyszczają glebę, wodę i powietrze. Wszystko to ma szkodliwy wpływ na zdrowie ludzie. Korozja miedzi to samoistne zniszczenie spowodowane przez poszczególne elementy środowisko Ludzie. Powodem, dla którego metal się niszczy, jest to, że nie jest odporny na pewne substancje znajdujące się w powietrzu. Szybkość korozji Im wyższa temperatura.

Właściwości miedzi

Miedź to najwcześniejszy metal znany człowiekowi. Ma złoty kolor, ale kiedy jest wystawiony na działanie powietrza, pokrywa się warstwą tlenku i nabiera czerwono-żółtego koloru, co odróżnia go od innych metali o szarym odcieniu. Bardzo plastyczne, wysoce przewodzące i uważane za doskonały przewodnik, drugi tylko do srebra. W słabym kwasie solnym, w wodzie słodkiej i w wodzie słonej woda morska Korozja miedzi jest nieznaczna.

Utlenianie metalu na wolnym powietrzu powoduje powstanie warstwy tlenku, która chroni metal. Z czasem ciemnieje i zmienia kolor na brązowy. Warstwa, która pokrywa miedź, nazywana jest patyną. Zmienia swój kolor z brązowawego na zielony, a nawet czarny.

Korozja elektrochemiczna

Jest to najczęstsza forma degradacji wyrobów metalowych. Korozja elektrochemiczna niszczy części maszyn, różne konstrukcje znajdujące się w ziemi, wodzie, atmosferze, środkach chłodzących. Jest to uszkodzenie powierzchni metali, wywołane przez prąd elektryczny, gdy podczas reakcji chemicznej elektrony są zwijane i przenoszone z katod do anod. Przyczynia się do tego niejednorodna struktura chemiczna metali. Na styku miedzi z żelazem w elektrolicie powstaje element galwaniczny, w którym żelazo staje się anodą, a miedź - katodą, ponieważ żelazo w szeregu ciśnień w poprzek tablicy Mendelejewa stoi bardziej na lewo od miedzi i posiada większą aktywność.

Gdy żelazo jest połączone z miedzią, żelazo koroduje łatwiej niż miedź. Dzieje się tak dlatego, że gdy żelazo ulega zniszczeniu, elektrony przechodzą z niego na miedź, która pozostaje chroniona aż do całkowitego zniszczenia warstwy żelaza. Ta właściwość jest często wykorzystywana do ochrony części i maszyn.

Wpływ zanieczyszczeń na degradację metalu

Wiadomo, że metale w czystej postaci praktycznie nie korodują. Ale w praktyce wszystkie materiały zawierają jakiś poziom zanieczyszczeń. Jaki jest ich wpływ na żywotność produktów?? Załóżmy, że mamy element wykonany z dwóch metali. Weź pod uwagę , jak to się dzieje korozja miedzi z aluminium. Pod wpływem powietrza jego powierzchnia pokrywa się bardzo cienką warstwą wody. Należy zauważyć, że woda rozkłada się na jony wodorowe i jony wodorotlenkowe, a dwutlenek węgla rozpuszczony w wodzie tworzy kwas węglowy. Okazuje się, że miedź i aluminium, zanurzone w roztworze, tworzą ogniwo galwaniczne. Aluminium jest anodą, a miedź katodą (aluminium znajduje się na lewo od miedzi w szeregu napięciowym).

Jony glinu wpadają do roztworu, a nadmiar elektronów przechodzi na miedź wyładowując na jej powierzchni jony wodoru. Jony glinu i jony wodorotlenkowe łączą się i osadzają na powierzchni aluminium w postaci białego materiału, powodując korozję.

Korozja miedzi w środowisku kwaśnym

Miedź wykazuje dobrą odporność na korozję w każdych warunkach, ponieważ nie często wypiera wodór, ponieważ znajduje się w pobliżu metali szlachetnych w elektrochemicznym szeregu napięć. Szerokie zastosowanie miedzi w przemyśle chemicznym wynika z jej odporności na wiele agresywnych mediów organicznych:

• azotanów i siarczków;
• żywice fenolowe;
• kwas octowy, mlekowy, cytrynowy i szczawiowy;
• Wodorotlenki potasu i sodu;
• Słabe roztwory kwasu siarkowego lub solnego.

Z drugiej strony mamy do czynienia z silną degradacją miedzi w:

• Kwaśne roztwory soli chromu;
• Kwasy mineralne - kwas chlorowy i azotowy, przy czym korozja wzrasta wraz ze wzrostem stężenia.
• Stężony kwas siarkowy, nasilający się pod wpływem wzrostu temperatury;
• wodorotlenek amonu;
• sole utleniające.

Metody ochrony metali

Prawie wszystkie metale w gazowy lub Płynne media są narażone na zniszczenie powierzchni. Głównym sposobem zabezpieczenia miedzi przed korozją jest nałożenie warstwy ochronnej składającej się z

• Metal - Na miedzianej powierzchni produktu osadzona jest warstwa metalu, która jest bardziej odporna na korozję. Stosuje się np. mosiądz, cynk, chrom i nikiel. W tym przypadku należy skontaktować się z środowisko i utlenianie się metalu, z którego wykonana jest powłoka. Jeśli warstwa ochronna jest częściowo zdegradowana, metal podstawowy, miedź, ulega zniszczeniu.
• Substancje niemetaliczne to powłoki nieorganiczne składające się z masy szklanej, zaprawy cementowej lub organiczne - farby, lakiery, bitumy.
• Filmy chemiczne - ochrona powstaje chemicznie poprzez tworzenie na powierzchni metalu związków, które niezawodnie chronią miedź przed korozją. W tym celu stosuje się warstwy tlenkowe lub fosforanowe, albo nasyca się powierzchnię stopu azotem lub substancjami organicznymi, albo traktuje się ją węglem, którego związki niezawodnie chronią.

Ponadto stopy miedzi mogą być stopione z dodatkiem stopowym, który zwiększa ich właściwości antykorozyjne, lub mogą być modyfikowane poprzez usunięcie zanieczyszczeń ze środowiska i dodanie inhibitorów, które spowalniają tempo korozji.

Wniosek

Miedź nie jest pierwiastkiem reaktywnym, więc rozkłada się bardzo powoli w prawie każdym środowisku. Dlatego też znajduje szerokie zastosowanie w wielu sektorach gospodarki. Na przykład, metal jest bardzo odporny w czystej wodzie słodkiej i morskiej. Jednak w miarę wzrostu zawartości tlenu lub przyspieszenia przepływu wody odporność na korozję maleje.