Coroziunea cuprului și a aliajelor sale: cauze și soluții

Cuprul și aliajele de cupru sunt foarte conductive, prelucrabile, rezistente la coroziune și, prin urmare, sunt utilizate pe scară largă în multe aplicații industrii. Dar, atunci când sunt expuse la anumite medii, se produce coroziunea cuprului și a aliajelor sale. Ce este și cum să protejăm produsele de deteriorare, vom examina în acest articol.

Ce este coroziunea

Este deteriorarea metalelor din cauza influențelor de mediu. În țările industrializate, coroziunea costă 4-5% din venitul național. Nu doar metalele se deteriorează, ci și mașinile și piesele fabricate din ele, ceea ce duce la costuri foarte mari. Corodarea conductelor duce adesea la scurgeri de substanțe chimice dăunătoare, poluând solul, apa și aerul. Toate acestea au un efect dăunător asupra sănătate oameni. Coroziunea cuprului este descompunerea spontană a cuprului de către elemente individuale habitat om. Coroziunea metalului este cauzată de sensibilitatea sa la anumite substanțe din aer. Rata de coroziune Cu cât este mai mare temperatura.

Proprietăți ale cuprului

Cuprul este cel mai vechi metal cunoscut de om. Este de culoare aurie, dar, atunci când este expus la aer, se acoperă cu o peliculă de oxid și capătă o culoare galben-roșiatică, ceea ce îl deosebește de alte metale care au o nuanță cenușie. Este foarte maleabil, are o conductivitate termică ridicată, este considerat un conductor excelent, al doilea după argint. În acid clorhidric slab, apă dulce și apă de mare apă de mare Cuprul se corodează neglijabil.

Oxidarea unui metal în aer liber, care duce la formarea unei pelicule de oxid care protejează metalul. În timp, se întunecă și devine maro. Stratul care acoperă cuprul se numește patină. Își schimbă culoarea de la maroniu la verde și chiar negru.

Coroziunea electrochimică

Acesta este cel mai frecvent tip de deteriorare a produselor metalice. Coroziunea electrochimică distruge piesele de mașini, diverse structuri aflate în sol, apă, atmosferă, lubrifianți de răcire. Este vorba de deteriorarea suprafeței metalelor atunci când un curent electric determină eliberarea și transferul de electroni de la catozi la anozi în timpul unei reacții chimice. Acest lucru este cauzat de structura chimică eterogenă a metalelor. Atunci când fierul și cuprul intră în contact în electrolit, se formează un element galvanic, în care fierul este anodul și cuprul catodul, deoarece fierul se află la stânga cuprului în seria de tensiuni Mendeleev și are o activitate mai mare.

Când fierul este asociat cu cuprul, fierul se corodează mai ușor decât cuprul. Acest lucru se datorează faptului că atunci când fierul este distrus, electronii din el trec la cupru, care rămâne protejat până când întregul strat de fier a fost distrus. Este adesea utilizat pentru a proteja piesele și mașinile.

Efectul impurităților asupra deteriorării metalelor

Se știe că metalele în forma lor pură practic nu se corodează. Dar, în practică, toate materialele conțin un anumit nivel de impurități. Ce efect pot avea acestea asupra duratei de viață a produselor?? Să spunem că există o piesă făcută din două metale. Luați în considerare , cum apare Coroziunea cuprului și a aluminiului. Atunci când este expus la aer, suprafața sa este acoperită de o peliculă subțire de apă. Trebuie menționat că apa se descompune în ioni de hidrogen și ioni de hidroxid, iar dioxidul de carbon dizolvat în apă formează acid carbonic. Astfel, cuprul și aluminiul scufundate într-o soluție creează o celulă galvanică. Aluminiul este anodul, iar cuprul este catodul (aluminiul se află la stânga cuprului în seria de tensiune).

Ionii de aluminiu cad în soluție, iar excesul de electroni se îndreaptă spre cupru, descărcând la suprafața acestuia ioni de hidrogen. Ionii de aluminiu și ionii de hidroxid se combină și se depun pe suprafața aluminiului sub formă de material alb, provocând coroziune.

Coroziunea cuprului în medii acide

Cuprul prezintă o bună rezistență la coroziune în toate condițiile, deoarece nu deplasează adesea hidrogenul, deoarece se situează în apropierea metalelor nobile în seria electrochimică a tensiunilor. Utilizarea pe scară largă a cuprului în industria chimică este cauzată de rezistența sa la multe medii organice agresive:

• nitrați și sulfuri;
• rășini fenolice;
• acizii acetic, lactic, citric și oxalic;
• Hidroxid de potasiu și de sodiu;
• soluții slabe de acizi sulfuric și clorhidric.

Pe de altă parte, există o puternică degradare a cuprului în:

• Soluții acide de săruri de crom;
• Acizi minerali - clor și acid azotic, prin care coroziunea crește odată cu creșterea concentrației.
• acid sulfuric concentrat, care se intensifică odată cu creșterea temperaturii;
• hidroxid de amoniu;
• săruri oxidante; soluții slabe de săruri sulfurice; rășini fenolice; săruri oxidante.

Metode de conservare a metalelor

Practic, toate metalele din conducte de cupru, conducte de cupru în stare gazoasă sau în medii gazoase sau lichide sunt supuse coroziunii de suprafață. Principala metodă de protecție a cuprului împotriva coroziunii este aplicarea unui strat de protecție pe suprafața produselor care constă în:

• Metal - pe suprafața de cupru a produsului se aplică un strat de metal, care este mai rezistent la coroziune. De exemplu, alama, zincul, cromul și nichelul sunt folosite ca straturi protectoare. În acest caz, trebuie să luați legătura cu mediul înconjurător și oxidarea va avea loc cu metalul folosit pentru acoperire. Dacă stratul protector se deteriorează parțial, metalul de bază, cuprul, este distrus.
• Substanțele nemetalice sunt acoperiri anorganice constând din masă sticloasă, mortar de ciment sau organice - vopsele, lacuri, bitum.
• Pelicule chimice - protecția se formează chimic, creând compuși pe suprafața metalului care protejează în mod fiabil cuprul de coroziune. În acest scop, se utilizează filme de oxid sau fosfat sau suprafața aliajului este saturată cu azot, compuși organici sau tratată cu carbon, ai cărui compuși îl mențin în mod fiabil în poziție.

În plus, aliajele de cupru pot fi aliate cu un constituent de aliere care le sporește rezistența la coroziune sau pot fi modificate prin eliminarea impurităților din mediu și încorporarea de inhibitori care încetinesc reacția de coroziune.

Concluzie

Cuprul nu este reactiv, deci se descompune foarte încet în aproape orice mediu. Prin urmare, este utilizat pe scară largă în multe industrii. De exemplu, metalul este foarte rezistent în apă dulce curată și apă de mare. Dar atunci când conținutul de oxigen crește sau când fluxul de apă se accelerează, rezistența la coroziune scade.