Korrosion af kobber og dets legeringer: årsager og løsninger

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Kobber og kobberlegeringer har høj elektrisk og termisk ledningsevne, kan bearbejdes, har god korrosionsbestandighed, så de bruges aktivt i mange industrier. Men når det kommer ind i et bestemt miljø, viser korrosion af kobber og dets legeringer sig stadig. Hvad er det, og hvordan man beskytter produkter mod skader, vil vi overveje i denne artikel.

Hvad er korrosion

Dette er ødelæggelse af metaller som følge af eksponering for miljøet. I lande med en veludviklet industri er skaderne fra korrosion 4-5 % af nationalindkomsten. Ikke kun metaller forringes, men også mekanismer og dele fremstillet af dem, hvilket fører til meget høje omkostninger. Korroderede rørledninger lækker ofte skadelige kemikalier, hvilket resulterer i jord-, vand- og luftforurening. Alt dette påvirker folks helbred negativt. Korrosion af kobber er dens spontane ødelæggelse under påvirkning af individuelle elementer i det menneskelige miljø. Årsagen til beskadigelse af metallet er ustabilitetdet til individuelle stoffer i luften. Jo højere temperatur, jo højere korrosionshastighed.

Kobberejendomme

Kobber er det allerførste metal, som mennesket begyndte at bruge. Den er gylden i farven, og i luften bliver den dækket af en oxidfilm og får en rød-gul farve, som adskiller den fra andre metaller, der har en grå nuance. Det er meget plastisk, har høj varmeledningsevne, betragtes som en fremragende leder, kun efter sølv. I svag s altsyre, ferskvand og havvand er kobberkorrosion ubetydelig.

I det fri oxiderer metallet med dannelse af en oxidfilm, der beskytter metallet. Med tiden bliver den mørkere og brun. Laget, der dækker kobber, kaldes patina. Den skifter farve fra brunlig til grøn og endda sort.

Elektrokemisk korrosion

Dette er den mest almindelige form for destruktion af metalprodukter. Elektrokemisk korrosion ødelægger maskindele, forskellige strukturer placeret i jorden, vand, atmosfære, smøre- og kølevæsker. Dette er skader på overfladen af metaller under påvirkning af en elektrisk strøm, når elektroner under en kemisk reaktion frigives og overføres fra katoder til anoder. Dette lettes af den heterogene kemiske struktur af metaller. Når kobber kommer i kontakt med jern, opstår der en galvanisk celle i elektrolytten, hvor jern bliver til anoden, og kobber bliver til katoden, fordi jern i rækken af spændinger ifølge det periodiske system er til venstre for kobber og er mere aktivt.

I et par jern med kobber opstår jernkorrosion hurtigere end kobber. Dette skyldes, at når jern ødelægges, passerer elektroner fra det til kobber, som forbliver beskyttet, indtil hele jernlaget er fuldstændig ødelagt. Denne egenskab bruges ofte til at beskytte dele og mekanismer.

Indvirkning af urenheder på nedbrydning af metaller

Det er kendt, at rene metaller praktisk t alt ikke korroderer. Men i praksis indeholder alle materialer en vis mængde urenheder. Hvordan påvirker de sikkerheden under drift af produkter? Antag, at der er en del lavet af to metaller. Overvej hvordan korrosion af kobber med aluminium opstår. Når den udsættes for luft, er dens overflade dækket af en tynd film af vand. Det skal bemærkes, at vand nedbrydes til hydrogenioner og hydroxidioner, og kuldioxid opløst i vand danner kulsyre. Det viser sig, at kobber og aluminium, nedsænket i en opløsning, skaber en galvanisk celle. Desuden er aluminium anoden, kobber er katoden (aluminium er til venstre for kobber i spændingsserien).

Aluminiumioner kommer ind i opløsningen, og overskydende elektroner passerer til kobber og udleder hydrogenioner nær dens overflade. Aluminiumioner og hydroxidtoner kombineres og aflejres på aluminiumsoverfladen som et hvidt stof, hvilket forårsager korrosion.

Korrosion af kobber i sure miljøer

Kobber udviser god modstandsdygtighed over for korrosion under alle forhold, da det sjældent fortrænger brint, fordi det er i den elektrokemiske spændingsseriestår i nærheden af ædle metaller. Den udbredte brug af kobber i den kemiske industri skyldes dets modstandsdygtighed over for mange aggressive organiske medier:

• nitrater og sulfider;
• phenolharpikser;
• eddikesyre, mælkesyre, citronsyre og oxalsyre;
• kalium- og natriumhydroxider;
• svage opløsninger af svovlsyre og s altsyre.

På den anden side er der en stærk ødelæggelse af kobber i:

• syreopløsninger af kroms alte;
• mineralsyrer - perchlorsyre og salpetersyre, og korrosion øges med stigende koncentration.
• koncentreret svovlsyre, stigende med stigende temperatur;
• ammoniumhydroxid;
• oxiderende s alte.

Metalkonserveringsmetoder

Praktisk t alt alle metaller i et gasformigt eller flydende medium undergår overfladedestruktion. Den vigtigste måde at beskytte kobber mod korrosion på er at påføre et beskyttende lag på overfladen af produkter, bestående af:

• Metal - et lag metal påføres produktets kobberoverflade, som er mere modstandsdygtig over for korrosion. For eksempel bruges messing, zink, krom og nikkel som det. I dette tilfælde vil der forekomme kontakt med miljøet og oxidation med det metal, der anvendes til belægningen. Hvis det beskyttende lag er delvist beskadiget, ødelægges grundmetallet, kobber,.
• Ikke-metalliske stoffer er uorganiske belægninger bestående af glasmasse, cementmørtel eller organisk - maling, lak, bitumen.
• Kemiskfilm - beskyttelse dannes ved en kemisk metode, der skaber forbindelser på metaloverfladen, der pålideligt beskytter kobber mod korrosion. For at gøre dette anvendes oxid-, fosfatfilm, eller legeringernes overflade er mættet med nitrogen, organiske stoffer eller behandlet med kulstof, hvis forbindelser pålideligt bevarer det.

Derudover indføres en legeringskomponent i sammensætningen af kobberlegeringer, hvilket forbedrer de anti-korrosionsegenskaber, eller miljøets sammensætning ændres, fjerner urenheder fra det og introducerer inhibitorer, der bremser reaktionen.

Konklusion

Kobber er ikke et kemisk aktivt grundstof, på grund af dette er dets ødelæggelse meget langsom i næsten ethvert miljø. Derfor er det meget udbredt i mange sektorer af den nationale økonomi. For eksempel er metal meget stabilt i rent fersk- og havvand. Men efterhånden som iltindholdet stiger, eller vandstrømmen øges, falder korrosionsbestandigheden.