Korozija bakra i njegovih legura: uzroci i rješenja problema

Bakar i bakrene legure imaju visoku električnu i toplinsku vodljivost, mogu se obraditi, imaju dobru otpornost na koroziju, stoga se aktivno koriste u mnogim industrije. Ali kada uđe u određeno okruženje, korozija bakra i njegovih legura i dalje se očituje. Što je to a kako zaštititi proizvode od oštećenja, razmotrit ćemo u ovom članku.

Što je korozija

To je uništavanje metala kao rezultat utjecaja okoliša na njih. U zemljama s dobro razvijenom industrija šteta od korozije iznosi 4-5% nacionalnog dohotka. Ne pogoršavaju se samo metali, već i mehanizmi i dijelovi izrađeni od njih, što dovodi do vrlo visokih troškova. Kao rezultat hrđanja cjevovoda, često dolazi do curenja štetnih kemikalija, što dovodi do onečišćenja tla, vode i zraka. Sve to štetno utječe na zdravlje ljudi. Korozija bakra je njegovo spontano uništavanje pod utjecajem pojedinih elemenata staništa osoba. Razlog oštećenja metala je njegova nestabilnost na pojedine tvari u zraku. Brzina korozije što je veća, temperatura je viša.

Svojstva bakra

Bakar je prvi metal koji je čovjek koristio. Zlatne je boje, a na zraku je prekriven oksidnim filmom i poprima crveno-žutu boju, što ga razlikuje od ostalih metala koji imaju sivu nijansu. Vrlo je plastičan, ima visoku toplinsku vodljivost, smatra se izvrsnim vodičem, drugi nakon srebra. U slaboj klorovodičnoj kiselini, slatkoj i morske vode korozija bakra je zanemariva.

Na otvorenom dolazi do oksidacije metala, stvarajući oksidni film koji štiti metal. S vremenom potamni i postane smeđe boje. Sloj koji prekriva bakar naziva se patina. Mijenja boju od smećkaste nijanse do zelene, pa čak i crne.

Elektrokemijska korozija

Ovo je najčešća vrsta uništavanja metalnih proizvoda. Elektrokemijska korozija uništava dijelove strojeva, različite strukture koje se nalaze u zemlji, vodi, atmosferi, tekućinama za rezanje. To je oštećenje površine metala pod utjecajem električne struje, kada tijekom kemijske reakcije dolazi do povratka i prijenosa elektrona s katoda na anode. Tome pridonosi heterogena kemijska struktura metala. Kada bakar dođe u kontakt sa željezom, u elektrolitu nastaje galvanska ćelija, gdje željezo postaje anoda, a bakar katoda, jer željezo u nizu napona prema periodnom sustavu stoji lijevo od bakra i ima veću aktivnost.

U paru željeza s bakrom, korozija željeza dolazi brže od bakra. To se događa jer kada se željezo razgradi, elektroni iz njega prelaze u bakar, koji ostaje zaštićen sve dok se cijeli sloj željeza potpuno ne sruši. Ovo se svojstvo često koristi za zaštitu dijelova i mehanizama.

Utjecaj nečistoća na kvarenje metala

Poznato je da metali u svom čistom obliku praktički ne korodiraju. Ali u praksi svi materijali sadrže određenu količinu nečistoća. Kako utječu na sigurnost tijekom rada proizvoda? Pretpostavimo da postoji dio izrađen od dva metala. Razmotrite, kako se događa korozija bakra s aluminijem. Kad je izložen zraku, njegova je površina prekrivena najtanjim filmom vode. Treba napomenuti da se voda razgrađuje na vodikove ione i hidroksidne ione, a ugljični dioksid otopljen u vodi tvori ugljičnu kiselinu. Ispada da bakar i aluminij uronjeni u otopinu stvaraju galvansku ćeliju. Štoviše, aluminij je anoda, bakar je katoda (aluminij je lijevo od bakra u nizu napona).

Ioni aluminija ulaze u otopinu, a višak elektrona prelazi u bakar, ispuštajući vodikove ione na njegovoj površini. Aluminijski ioni i hidroksidni tonovi kombiniraju se i talože na površini aluminija kao bijela tvar, uzrokujući koroziju.

Korozija bakra u kiselim medijima

Bakar pokazuje dobru otpornost na koroziju u bilo kojim uvjetima, jer rijetko istiskuje vodik, jer je u elektrokemijskom nizu napona blizu plemenitih metala. Široka upotreba bakra u kemijskoj industriji uzrokovana je njegovom otpornošću na mnoga agresivna organska okruženja:

• nitrati i sulfidi;
• fenolne smole;
• octena, mliječna, limunska i oksalna kiselina;
• kalij i natrijev hidroksid;
• slabe otopine sumporne i klorovodične kiseline.

S druge strane, primjećuje se snažno uništavanje bakra u:

• kisele otopine soli kroma;
• mineralne kiseline-klor i dušik, a korozija se povećava s povećanjem koncentracije.
• koncentrirane sumporne kiseline, pojačavajući se s porastom temperature;
• amonijev hidroksid;
• oksidirajuće soli.

Metode zaštite metala

Gotovo svi metali u plinoviti ili tekući mediji podliježu površinskom uništavanju. Glavni način zaštite bakra od korozije je nanošenje zaštitnog sloja na površinu proizvoda koji se sastoji od:

• Metal – na bakrenu površinu proizvoda nanosi se sloj metala koji je otporniji na koroziju. Na primjer, kao što se koristi mesing, cink, krom i nikal. U ovom slučaju kontakt s okoliš a oksidacija će se dogoditi s metalom koji se koristi za oblaganje. Ako se zaštitni sloj djelomično pokvari, tada dolazi do uništenja osnovnog metala-bakra.
• Nemetalne tvari su anorganski premazi koji se sastoje od staklaste mase, cementnog maltera ili organskih-boja, lakova, bitumena.
• Kemijski filmovi - zaštita se formira kemijskom metodom, stvarajući spojeve na površini metala koji pouzdano štite bakar od korozije. Da biste to učinili, upotrijebite oksidne, fosfatne filmove ili zasićite površinu legura dušikom, organskim tvarima ili tretirajte ugljikom, čiji spojevi pouzdano čuvaju.

Osim toga, u sastav bakrenih legura uvodi se legirajuća komponenta koja pojačava antikorozivna svojstva ili mijenja sastav okoliša uklanjanjem nečistoća iz njega i uvođenjem inhibitora koji usporavaju reakciju.

Zaključak

Bakar nije reaktivni element, zbog čega se njegovo uništavanje događa vrlo sporo u gotovo svakom okruženju. Stoga se široko koristi u mnogim sektorima nacionalnog gospodarstva. Na primjer, metal se ponaša vrlo postojano u čistoj slatkoj i morskoj vodi. Ali s povećanjem sadržaja kisika ili ubrzavanjem struje vode, Otpornost na koroziju opada.