Korrosion av koppar och dess legeringar: orsaker och lösningar

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Koppar och kopparlegeringar har hög elektrisk och termisk ledningsförmåga, kan bearbetas, har bra korrosionsbeständighet, så de används aktivt i många industrier. Men när det kommer in i en viss miljö uppträder korrosion av koppar och dess legeringar fortfarande. Vad är det och hur man skyddar produkter från skador kommer vi att överväga i den här artikeln.

Vad är korrosion

Detta är förstörelsen av metaller som ett resultat av exponering för miljön. I länder med en välutvecklad industri är skadorna från korrosion 4–5 % av nationalinkomsten. Inte bara metaller försämras, utan också mekanismer och delar gjorda av dem, vilket leder till mycket höga kostnader. Korroderade rörledningar läcker ofta skadliga kemikalier, vilket resulterar i jord-, vatten- och luftföroreningar. Allt detta påverkar människors hälsa negativt. Korrosion av koppar är dess spontana förstörelse under påverkan av enskilda delar av den mänskliga miljön. Orsaken till skador på metallen är instabilitetdet till enskilda ämnen i luften. Ju högre temperatur, desto högre korrosionshastighet.

kopparegenskaper

Koppar är den allra första metall som människan började använda. Den är gyllene till färgen, och i luften blir den täckt av en oxidfilm och får en röd-gul färg, vilket skiljer den från andra metaller som har en grå nyans. Det är mycket plastiskt, har hög värmeledningsförmåga, anses vara en utmärkt ledare, näst efter silver. I svag s altsyra, sötvatten och havsvatten är kopparkorrosion försumbar.

I det fria oxiderar metallen med bildandet av en oxidfilm som skyddar metallen. Med tiden mörknar den och blir brun. Lagret som täcker koppar kallas patina. Den ändrar färg från brunaktig till grön och till och med svart.

Elektrokemisk korrosion

Detta är den vanligaste typen av förstörelse av metallprodukter. Elektrokemisk korrosion förstör maskindelar, olika strukturer i marken, vatten, atmosfär, smörj- och kylvätskor. Detta är skador på metallytan under påverkan av en elektrisk ström, när, under en kemisk reaktion, elektroner frigörs och överförs från katoder till anoder. Detta underlättas av den heterogena kemiska strukturen hos metaller. När koppar kommer i kontakt med järn uppstår en galvanisk cell i elektrolyten, där järn blir anoden, och koppar blir katoden, eftersom järn i serien av spänningar enligt det periodiska systemet är till vänster om koppar och är mer aktivt.

I ett par järn med koppar sker järnkorrosion snabbare än koppar. Detta beror på att när järn förstörs passerar elektroner från det till koppar, som förblir skyddat tills hela lagret av järn är helt förstört. Den här egenskapen används ofta för att skydda delar och mekanismer.

Effekt av föroreningar på försämring av metaller

Det är känt att rena metaller praktiskt taget inte korroderar. Men i praktiken innehåller alla material en viss mängd föroreningar. Hur påverkar de säkerheten under drift av produkter? Antag att det finns en del gjord av två metaller. Tänk på hur korrosionen av koppar med aluminium uppstår. När den utsätts för luft täcks dess yta med en tunn film av vatten. Det bör noteras att vatten sönderdelas till vätejoner och hydroxidjoner, och koldioxid löst i vatten bildar kolsyra. Det visar sig att koppar och aluminium, nedsänkt i en lösning, skapar en galvanisk cell. Dessutom är aluminium anoden, koppar är katoden (aluminium är till vänster om koppar i spänningsserien).

Aluminiumjoner kommer in i lösningen och överskottselektroner passerar till koppar och släpper ut vätejoner nära dess yta. Aluminiumjoner och hydroxidtoner kombineras och avsätts på aluminiumytan som en vit substans, vilket orsakar korrosion.

Korrosion av koppar i sura miljöer

Koppar uppvisar god motståndskraft mot korrosion under alla förhållanden eftersom den sällan tränger undan väte eftersom den ingår i den elektrokemiska spänningsserienstår nära ädelmetaller. Den utbredda användningen av koppar i den kemiska industrin beror på dess motståndskraft mot många aggressiva organiska medier:

• nitrater och sulfider;
• fenolhartser;
• ättiksyra, mjölksyra, citronsyra och oxalsyra;
• kalium- och natriumhydroxider;
• svaga lösningar av svavelsyra och s altsyra.

Å andra sidan finns det en kraftig förstörelse av koppar i:

• syralösningar av kroms alter;
• mineralsyror - perklorsyra och salpeter, och korrosion ökar med ökande koncentration.
• koncentrerad svavelsyra, ökar med ökande temperatur;
• ammoniumhydroxid;
• oxiderande s alter.

Metalkonserveringsmetoder

Praktiskt taget alla metaller i ett gasformigt eller flytande medium genomgår ytförstöring. Det huvudsakliga sättet att skydda koppar från korrosion är att applicera ett skyddande lager på ytan av produkterna, bestående av:

• Metal - ett lager av metall appliceras på kopparytan på produkten, som är mer motståndskraftig mot korrosion. Till exempel används mässing, zink, krom och nickel som det. I detta fall kommer kontakt med miljön och oxidation att ske med metallen som används för beläggningen. Om skyddsskiktet är delvis skadat, förstörs basmetallen, koppar,.
• Icke-metalliska ämnen är oorganiska beläggningar som består av glasmassa, cementbruk eller organiskt - färger, fernissor, bitumen.
• Kemiskfilmer - skydd bildas av en kemisk metod, vilket skapar föreningar på metallytan som på ett tillförlitligt sätt skyddar koppar från korrosion. För att göra detta används oxid-, fosfatfilmer eller så är legeringarnas yta mättad med kväve, organiska ämnen eller behandlad med kol, vars föreningar tillförlitligt bevarar det.

Dessutom införs en legeringskomponent i sammansättningen av kopparlegeringar, vilket förbättrar de korrosionsskyddande egenskaperna, eller så ändras miljöns sammansättning, tar bort föroreningar från den och introducerar inhibitorer som bromsar reaktionen.

Slutsats

Koppar är inte ett kemiskt aktivt grundämne, på grund av detta går dess förstörelse mycket långsamt i nästan alla miljöer. Därför används det flitigt i många sektorer av den nationella ekonomin. Metall är till exempel mycket stabil i rent söt- och havsvatten. Men när syreh alten ökar eller vattenflödet ökar, minskar korrosionsbeständigheten.