Korozija bakra in njegovih zlitin: vzroki in rešitve

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Baker in bakrove zlitine imajo visoko električno in toplotno prevodnost, jih je mogoče strojno obdelati, imajo dobro korozijsko odpornost, zato se aktivno uporabljajo v številnih panogah. Toda ko vstopi v določeno okolje, se korozija bakra in njegovih zlitin še vedno kaže. Kaj je to in kako zaščititi izdelke pred poškodbami, bomo razmislili v tem članku.

Kaj je korozija

To je uničenje kovin zaradi izpostavljenosti okolju. V državah z dobro razvito industrijo je škoda zaradi korozije 4–5 % nacionalnega dohodka. Ne poslabšajo se le kovine, ampak tudi mehanizmi in deli, izdelani iz njih, kar vodi v zelo visoke stroške. Korodirani cevovodi pogosto puščajo škodljive kemikalije, kar povzroči onesnaženje tal, vode in zraka. Vse to negativno vpliva na zdravje ljudi. Korozija bakra je njegovo spontano uničenje pod vplivom posameznih elementov človeškega okolja. Vzrok poškodbe kovine je nestabilnostto na posamezne snovi v zraku. Višja kot je temperatura, višja je stopnja korozije.

Lastnosti bakra

Baker je prva kovina, ki jo je človek začel uporabljati. Je zlate barve, v zraku pa se prekrije z oksidnim filmom in dobi rdeče-rumeno barvo, ki jo razlikuje od drugih kovin, ki imajo siv odtenek. Je zelo plastičen, ima visoko toplotno prevodnost, velja za odličen prevodnik, drugič za srebrom. V šibki klorovodikovi kislini, sladki in morski vodi je korozija bakra zanemarljiva.

Na prostem kovina oksidira s tvorbo oksidnega filma, ki ščiti kovino. Sčasoma potemni in postane rjava. Plast, ki pokriva baker, se imenuje patina. Svojo barvo spremeni iz rjavkaste v zeleno in celo črno.

Elektrokemična korozija

To je najpogostejša vrsta uničenja kovinskih izdelkov. Elektrokemična korozija uniči dele strojev, različne strukture, ki se nahajajo v tleh, vodo, ozračje, mazalne in hladilne tekočine. To je poškodba površine kovin pod vplivom električnega toka, ko se med kemično reakcijo sproščajo elektroni in prenašajo s katod na anode. To olajša heterogena kemična struktura kovin. Ko baker pride v stik z železom, se v elektrolitu pojavi galvanska celica, kjer železo postane anoda, baker pa katoda, ker je železo v nizu napetosti po periodnem sistemu levo od bakra in je bolj aktivno.

V paru železa z bakrom pride do korozije železa hitreje kot bakra. To je zato, ker ob uničenju železa elektroni iz njega preidejo v baker, ki ostane zaščiten, dokler se celotna plast železa popolnoma ne uniči. Ta lastnost se pogosto uporablja za zaščito delov in mehanizmov.

Učinek nečistoč na kvarjenje kovin

Znano je, da čiste kovine praktično ne korodirajo. Toda v praksi vsi materiali vsebujejo določeno količino nečistoč. Kako vplivajo na varnost med delovanjem izdelkov? Predpostavimo, da obstaja del iz dveh kovin. Razmislite, kako pride do korozije bakra z aluminijem. Ko je izpostavljen zraku, je njegova površina prekrita s tankim filmom vode. Upoštevati je treba, da voda razpade na vodikove ione in hidroksidne ione, ogljikov dioksid, raztopljen v vodi, pa tvori ogljikovo kislino. Izkazalo se je, da baker in aluminij, potopljena v raztopino, ustvarita galvansko celico. Poleg tega je aluminij anoda, baker je katoda (aluminij je levo od bakra v napetostnem nizu).

Aluminijevi ioni vstopijo v raztopino, presežni elektroni pa preidejo na baker in sproščajo vodikove ione blizu njegove površine. Aluminijevi ioni in hidroksidni toni se združujejo in odlagajo na površino aluminija kot bela snov, kar povzroča korozijo.

korozija bakra v kislem okolju

Baker kaže dobro odpornost proti koroziji v vseh pogojih, saj le redko izpodriva vodik, ker je v elektrokemični napetostni serijistoji v bližini plemenitih kovin. Široka uporaba bakra v kemični industriji je posledica njegove odpornosti na številne agresivne organske medije:

• nitrati in sulfidi;
• fenolne smole;
• ocetna, mlečna, citronska in oksalna kislina;
• kalijev in natrijev hidroksid;
• šibke raztopine žveplove in klorovodikove kisline.

Po drugi strani je v: močno uničenje bakra

• kisle raztopine kromovih soli;
• mineralne kisline - perklorovodikova in dušikova, korozija pa narašča z naraščajočo koncentracijo.
• koncentrirana žveplova kislina, ki narašča z naraščajočo temperaturo;
• amonijev hidroksid;
• oksidacijske soli.

Metode konzerviranja kovin

Praktično vse kovine v plinastem ali tekočem mediju se površinsko uničijo. Glavni način zaščite bakra pred korozijo je nanos zaščitne plasti na površino izdelkov, ki jo sestavljajo:

• Kovina - na bakreno površino izdelka se nanese plast kovine, ki je bolj odporna proti koroziji. Kot to se na primer uporabljajo medenina, cink, krom in nikelj. V tem primeru bo prišlo do stika z okoljem in oksidacije kovine, uporabljene za premaz. Če je zaščitna plast delno poškodovana, je osnovna kovina, baker, uničena.
• Nekovinske snovi so anorganski premazi, sestavljeni iz steklaste mase, cementne m alte ali organske - barve, laki, bitumen.
• Kemičnafilmi - zaščita se tvori s kemično metodo, ki na kovinski površini ustvari spojine, ki zanesljivo ščitijo baker pred korozijo. Za to se uporabljajo oksidne, fosfatne folije ali površina zlitin nasičena z dušikom, organskimi snovmi ali obdelana z ogljikom, katerega spojine zanesljivo ohranjajo.

Poleg tega se v sestavo bakrovih zlitin vnese legirna komponenta, ki izboljša protikorozijske lastnosti, ali pa se spremeni sestava okolja, iz njega odstranimo nečistoče in uvedemo inhibitorje, ki upočasnijo reakcijo.

Sklep

Baker ni kemično aktiven element, zaradi tega je njegovo uničenje zelo počasno v skoraj vsakem okolju. Zato se široko uporablja v številnih sektorjih nacionalnega gospodarstva. Na primer, kovina je zelo stabilna v čisti sladki in morski vodi. Toda ko se vsebnost kisika poveča ali se pretok vode pospeši, se odpornost proti koroziji zmanjša.