Koroze mědi a jejích slitin: příčiny a řešení problému

Slitiny mědi a mědi mají vysokou elektrickou a tepelnou vodivost, jsou opracovatelné, mají dobrou odolnost proti korozi, proto se aktivně používají v mnoha průmyslových odvětvích. Ale když se dostane do určitého prostředí, stále se projevuje koroze mědi a jejích slitin. Co to je a jak chránit výrobky před poškozením, zvažte v tomto článku.

Co je koroze

Jedná se o destrukci kovů v důsledku jejich vlivu na životní prostředí. V zemích s dobře rozvinutým průmyslem představují škody na korozi 4-5% národního důchodu. Zhoršují se nejen kovy, ale také mechanismy a části z nich vyrobené, což vede k velmi vysokým nákladům. V důsledku rezivění potrubí často dochází k úniku škodlivých chemikálií, což vede ke kontaminaci půdy, vody a vzduchu. To vše škodí zdraví lid. Koroze mědi je její spontánní destrukce pod vlivem jednotlivých prvků stanoviště lid. Důvodem poškození kovu je jeho nestabilita vůči jednotlivým látkám ve vzduchu. Rychlost koroze čím vyšší je teplota.

Vlastnosti mědi

Měď je úplně první kov, který člověk začal používat. Je zlatá barva a na vzduchu je pokryta oxidovým filmem a získává červeno-žlutou barvu, což ji odlišuje od ostatních kovů, které mají šedý odstín. Je velmi tvárný, má vysokou tepelnou vodivost, je považován za vynikající vodič, druhý pouze za stříbrem. Ve slabé kyselině chlorovodíkové, čerstvé a mořská voda koroze mědi je zanedbatelná.

Venku dochází k oxidaci kovu za vzniku oxidového filmu chránícího kov. Postupem času ztmavne a zhnědne. Vrstva pokrývající měď se nazývá patina. Mění svou barvu z nahnědlého odstínu na zelenou a dokonce i černou.

Elektrochemická koroze

Toto je nejběžnější typ ničení kovových výrobků. Elektrochemická koroze ničí části strojů, různé konstrukce umístěné v zemi, vodě, atmosféře, mazacích kapalinách. Jedná se o poškození povrchu kovů pod vlivem elektrického proudu, když při chemické reakci dochází k zpětnému rázu a přenosu elektronů z katod na anody. Přispívá k tomu nehomogenní chemická struktura kovů. Při kontaktu mědi se železem v elektrolytu dochází k galvanickému článku, kde se železo stává anodou a měď katodou, protože železo v řadě napětí podle periodické tabulky je nalevo od mědi a má větší aktivitu.

Při spárování železa s mědí dochází ke korozi železa rychleji než měď. K tomu dochází, protože když je železo zničeno, elektrony z něj přecházejí na měď, která zůstává chráněna, dokud se úplně nerozpadne celá vrstva železa. Tato vlastnost se často používá k ochraně dílů a mechanismů.

Vliv nečistot na znehodnocení kovů

Je známo, že kovy v čisté formě prakticky nekorodují. V praxi však všechny materiály obsahují určité množství nečistot. Jak ovlivňují bezpečnost během provozu produktů? Předpokládejme, že existuje část vyrobená ze dvou kovů. Uvážit, jak se děje koroze mědi s hliníkem. Když je na vzduchu, jeho povrch je pokryt nejtenčím filmem z vody. Je třeba poznamenat, že voda se rozkládá na vodíkové ionty a hydroxidové ionty a oxid uhličitý rozpuštěný ve vodě tvoří kyselinu uhličitou. Ukazuje se, že měď a hliník ponořené do roztoku vytvářejí galvanický prvek. A hliník-anoda, měď-katoda (hliník v řadě napětí je vlevo od mědi).

Ionty hliníku vstupují do roztoku a přebytečné elektrony přecházejí na měď a vybíjejí vodíkové ionty poblíž jeho povrchu. Ionty hliníku a hydroxidové tóny se spojují a ukládají na povrch hliníku jako bílá hmota, což způsobuje korozi.

Koroze mědi v kyselém prostředí

Měď vykazuje dobrou odolnost proti korozi za všech podmínek, protože zřídka vytlačuje vodík, protože stojí v elektrochemické řadě napětí poblíž ušlechtilých kovů. Rozsáhlé používání mědi v chemickém průmyslu je způsobeno její odolností vůči mnoha agresivním organickým prostředím:

• dusičnany a sulfidy;
• fenolové pryskyřice;
• kyselina octová, mléčná, citronová a šťavelová;
• hydroxid draselný a sodný;
• slabé roztoky kyseliny sírové a chlorovodíkové.

Na druhé straně je zaznamenána silná destrukce mědi v:

• kyselých roztoků solí chrómu;
• minerálních kyselin-chloru a dusíku a koroze se zvyšuje se zvyšující se koncentrací.
• koncentrované kyselině sírové, zvyšující se s rostoucí teplotou;
• hydroxid amonný;
• oxidačních solí.

Metody ochrany kovů

Téměř všechny kovy v plynný nebo kapalné médium podléhá povrchové destrukci. Hlavním způsobem ochrany mědi před korozí je nanášení ochranné vrstvy složené z ochranných vrstev na povrch výrobků:

• Kov-na měděný povrch výrobku se nanáší vrstva kovu, která je odolnější vůči korozi. Například se používá mosaz, zinek, chrom a nikl. V tomto případě kontakt s životní prostředí a k oxidaci dojde u kovu použitého k potahování. Pokud se ochranná vrstva částečně zhorší, dojde k destrukci základního kovu-mědi.
• Nekovové látky jsou anorganické povlaky složené ze skelné hmoty, cementové malty nebo organické-barvy, laky, bitumen.
• Chemické fólie-ochrana se tvoří chemickým způsobem a vytvářejí na povrchu kovu sloučeniny, které spolehlivě chrání měď před korozí. K tomu se používají oxidové, fosfátové filmy nebo saturují povrch slitin dusíkem, organickými látkami nebo se zpracovávají uhlíkem, jehož sloučeniny jej spolehlivě zachovávají.

Kromě toho se do složení slitin mědi zavádí dopingová složka, která zvyšuje antikorozní vlastnosti nebo mění složení prostředí, odstraňuje nečistoty z ní a zavádí inhibitory, které zpomalují průběh reakce.

Závěr

Měď není chemicky aktivní prvek, kvůli tomu dochází k jejímu rozpadu velmi pomalu v téměř jakémkoli médiu. Proto je široce používán v mnoha průmyslových odvětvích národního hospodářství. Například kov se chová velmi vytrvale v čisté sladké a mořské vodě. Ale se zvyšujícím se obsahem kyslíku nebo zrychlujícím se proudem vody klesá odolnost proti korozi.