Korrosjon av kobber og dets legeringer: årsaker og løsninger

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Kobber og kobberlegeringer har høy elektrisk og termisk ledningsevne, kan bearbeides, har god korrosjonsbestandighet, så de brukes aktivt i mange bransjer. Men når det kommer inn i et bestemt miljø, manifesterer korrosjon av kobber og dets legeringer seg fortsatt. Hva er det og hvordan du beskytter produkter mot skade, vil vi vurdere i denne artikkelen.

Hva er korrosjon

Dette er ødeleggelse av metaller som følge av eksponering for miljøet. I land med en godt utviklet industri er skadene fra korrosjon 4–5 % av nasjonalinntekten. Ikke bare metaller forringes, men også mekanismer og deler laget av dem, noe som fører til svært høye kostnader. Korroderte rørledninger lekker ofte skadelige kjemikalier, noe som resulterer i jord-, vann- og luftforurensning. Alt dette påvirker folks helse negativt. Korrosjon av kobber er dens spontane ødeleggelse under påvirkning av individuelle elementer i det menneskelige miljøet. Årsaken til skade på metallet er ustabilitetdet til individuelle stoffer i luften. Jo høyere temperatur, desto høyere korrosjonshastighet.

Kobberegenskaper

Kobber er det aller første metallet mennesket begynte å bruke. Den er gylden i fargen, og i luften blir den dekket med en oksidfilm og får en rød-gul farge, som skiller den fra andre metaller som har en grå fargetone. Det er veldig plastisk, har høy varmeledningsevne, regnes som en utmerket leder, nest etter sølv. I svak s altsyre, ferskvann og sjøvann er kobberkorrosjon ubetydelig.

I friluft oksiderer metallet med dannelse av en oksidfilm som beskytter metallet. Over tid mørkner den og blir brun. Laget som dekker kobber kalles patina. Den endrer farge fra brunlig til grønn og til og med svart.

Elektrokjemisk korrosjon

Dette er den vanligste typen destruksjon av metallprodukter. Elektrokjemisk korrosjon ødelegger maskindeler, ulike strukturer i bakken, vann, atmosfære, smøre- og kjølevæsker. Dette er skade på overflaten av metaller under påvirkning av en elektrisk strøm, når elektroner frigjøres under en kjemisk reaksjon og overføres fra katoder til anoder. Dette forenkles av den heterogene kjemiske strukturen til metaller. Når kobber kommer i kontakt med jern, dukker det opp en galvanisk celle i elektrolytten, hvor jern blir anoden, og kobber blir katoden, fordi jern i rekken av spenninger ifølge det periodiske systemet er til venstre for kobber og er mer aktivt.

I et par jern med kobber oppstår jernkorrosjon raskere enn kobber. Dette er fordi når jern blir ødelagt, går elektroner fra det til kobber, som forblir beskyttet til hele jernlaget er fullstendig ødelagt. Denne egenskapen brukes ofte til å beskytte deler og mekanismer.

Effekt av urenheter på forringelse av metaller

Det er kjent at rene metaller praktisk t alt ikke korroderer. Men i praksis inneholder alle materialer en viss mengde urenheter. Hvordan påvirker de sikkerheten under drift av produktene? Anta at det er en del laget av to metaller. Tenk på hvordan korrosjon av kobber med aluminium oppstår. Når den utsettes for luft, er overflaten dekket med en tynn film av vann. Det skal bemerkes at vann brytes ned til hydrogenioner og hydroksydioner, og karbondioksid oppløst i vann danner karbonsyre. Det viser seg at kobber og aluminium, nedsenket i en løsning, skaper en galvanisk celle. Dessuten er aluminium anoden, kobber er katoden (aluminium er til venstre for kobber i spenningsserien).

Aluminiumioner kommer inn i løsningen, og overflødige elektroner går over til kobber og slipper ut hydrogenioner nær overflaten. Aluminiumioner og hydroksidtoner kombineres og avsettes på aluminiumsoverflaten som en hvit substans, noe som forårsaker korrosjon.

Korrosjon av kobber i sure miljøer

Kobber viser god motstand mot korrosjon under alle forhold da det sjelden fortrenger hydrogen fordi det er i den elektrokjemiske spenningsserienstår i nærheten av edle metaller. Den utbredte bruken av kobber i kjemisk industri skyldes dets motstand mot mange aggressive organiske medier:

• nitrater og sulfider;
• fenolharpikser;
• eddiksyre, melkesyre, sitronsyre og oksalsyre;
• kalium- og natriumhydroksider;
• svake løsninger av svovelsyre og s altsyre.

På den annen side er det en sterk ødeleggelse av kobber i:

• syreløsninger av kroms alter;
• mineralsyrer - perklorsyre og salpetersyre, og korrosjon øker med økende konsentrasjon.
• konsentrert svovelsyre, øker med økende temperatur;
• ammoniumhydroksid;
• oksiderende s alter.

Metalkonserveringsmetoder

Praktisk t alt alle metaller i et gassformig eller flytende medium gjennomgår overflatedestruksjon. Den viktigste måten å beskytte kobber mot korrosjon på er å påføre et beskyttende lag på overflaten av produktene, bestående av:

• Metal - et lag med metall påføres kobberoverflaten på produktet, som er mer motstandsdyktig mot korrosjon. For eksempel brukes messing, sink, krom og nikkel som det. I dette tilfellet vil kontakt med miljøet og oksidasjon oppstå med metallet som brukes til belegget. Hvis det beskyttende laget er delvis skadet, blir grunnmetallet, kobber, ødelagt.
• Ikke-metalliske stoffer er uorganiske belegg som består av glassmasse, sementmørtel eller organisk - maling, lakk, bitumen.
• Kjemikalierfilmer - beskyttelse dannes ved en kjemisk metode, og skaper forbindelser på metalloverflaten som pålitelig beskytter kobber mot korrosjon. For å gjøre dette brukes oksid-, fosfatfilmer eller overflaten av legeringene er mettet med nitrogen, organiske stoffer eller behandlet med karbon, hvis forbindelser bevarer det pålitelig.

I tillegg introduseres en legeringskomponent i sammensetningen av kobberlegeringer, som forsterker anti-korrosjonsegenskapene, eller sammensetningen av miljøet endres, fjerner urenheter fra det og introduserer inhibitorer som bremser reaksjonen.

Konklusjon

Kobber er ikke et kjemisk aktivt grunnstoff, på grunn av dette går ødeleggelsen veldig sakte i nesten alle miljøer. Derfor er det mye brukt i mange sektorer av den nasjonale økonomien. For eksempel er metall veldig stabilt i rent ferskvann og sjøvann. Men etter hvert som oksygeninnholdet øker eller vannstrømmen øker, reduseres korrosjonsmotstanden.