Korozija bakra i njegovih legura: uzroci i rješenja problema

Legure bakra i bakra imaju visoku električnu i toplotnu provodljivost, podložni su mehaničkoj obradi, imaju dobru otpornost na koroziju, stoga se aktivno koriste u mnogim industrija. Ali kada uđe u određeno okruženje, korozija bakra i njegovih legura se i dalje manifestuje. Šta je to? a kako zaštititi proizvode od oštećenja, razmotrit ćemo u ovom članku.

Šta je korozija

Ovo je uništavanje metala kao rezultat izlaganja okolišu. U zemljama sa dobro razvijenom industrijom, šteta od korozije čini 4-5% nacionalnog dohotka. Ne kvare se samo metali, već i mehanizmi i dijelovi napravljeni od njih, što dovodi do veoma visokih troškova. Kao rezultat rđanja cevovoda često iscure štetne hemikalije, što dovodi do kontaminacije tla, vode i vazduha. Sve ovo štetno utiče na zdravlje ljudi. Korozija bakra je njegovo spontano uništavanje pod uticajem pojedinih elemenata ljudskog okruženja. Razlog za oštećenje metala je njegova nestabilnost na određene supstance u vazduhu. Što je veća stopa korozije , što je viša temperatura.

Svojstva bakra

Bakar je prvi metal koji je čovek počeo da koristi. Zlatne je boje, a u zraku je prekriven oksidnim filmom i poprima crveno-žutu boju, što ga razlikuje od ostalih metala koji imaju sivu nijansu. Veoma je plastičan, ima visoku toplotnu provodljivost, smatra se odličnim provodnikom, odmah iza srebra. U slaboj hlorovodoničnoj kiselini, svježem i morska voda korozija bakra je zanemarljiva.

Na otvorenom se javlja oksidacija metala sa formiranjem oksidnog filma koji štiti metal. Vremenom potamni i postaje smeđe. Sloj koji pokriva bakar se zove patina. Mijenja boju iz smeđe nijanse u zelenu, pa čak i crnu.

Elektrohemijska korozija

Ovo je najčešća vrsta uništavanja metalnih proizvoda. Elektrohemijska korozija uništava delove mašina, različite strukture koje se nalaze u zemlji, vodu, atmosferu, maziva i rashladne tečnosti. To je oštećenje površine metala pod uticajem električne struje, kada hemijska reakcija rezultira trzajem i prenosom elektrona sa katoda na anode. Tome doprinosi heterogena hemijska struktura metala. Kada bakar dođe u kontakt sa gvožđem, u elektrolitu se pojavljuje galvanska ćelija, gde gvožđe postaje anoda, a bakar katoda, jer je gvožđe u nizu napona prema periodnom sistemu levo od bakra i ima više aktivnosti.

U paru željeza sa bakrom, korozija željeza događa se brže od bakra. To je zato što kada se gvožđe uništi, elektroni iz njega prelaze u bakar, koji ostaje zaštićen sve dok se ceo sloj gvožđa potpuno ne uništi. Ovo svojstvo se često koristi za zaštitu dijelova i mehanizama.

Efekat nečistoća na kvarenje metala

Poznato je da metali u svom čistom obliku praktički ne podliježu koroziji. Ali u praksi svi materijali sadrže određenu količinu nečistoća. Kako utiču na sigurnost tokom rada proizvoda? Pretpostavimo da postoji dio napravljen od dva metala. Hajde da razmotrimo, kako dolazi do korozije bakra sa aluminijumom. Kada je u vazduhu, njegova površina je prekrivena najtanjim filmom vode. Treba napomenuti da se voda raspada na Jone vodonika i hidroksidne Jone, a ugljen-dioksid rastvoren u vodi formira ugljeničnu kiselinu. Ispostavilo se da bakar i aluminijum uronjeni u rastvor stvaraju galvansku ćeliju. Štaviše, aluminijum je anoda, bakar je katoda (aluminijum je levo od bakra u opsegu napona).

Joni aluminijuma padaju u rastvor, a višak elektrona prelazi u bakar, ispuštajući Jone vodonika na njegovoj površini. Joni aluminijuma i hidroksidni tonovi se kombinuju i deponuju na površini aluminijuma u obliku bele supstance, uzrokujući koroziju.

Korozija bakra u kiselom okruženju

Bakar pokazuje dobru otpornost na koroziju u svim uslovima, jer retko istiskuje vodonik, jer stoji u blizini plemenitih metala u elektrohemijskom naponskom opsegu. , Široka upotreba bakra u hemijskoj industriji uzrokovana je njegovom otpornošću na mnoga agresivna organska okruženja:

• nitrati i sulfidi;
• fenolne smole;
• sirćetna, mliječna, limunska i oksalna kiselina;
• kalijum i natrijum hidroksidi;
• slabi rastvori sumporne i hlorovodonične kiseline.

S druge strane, postoji snažno uništavanje bakra u:

• kisela rastvora soli hroma;
• mineralne kiseline-hlorna i azotna, a korozija raste sa povećanjem koncentracije.
• koncentrovane sumporne kiseline, raste sa porastom temperature;
• amonijum hidroksidi;
• oksidirajuće soli.

Metode zaštite metala

Skoro svi metali u gasoviti ili tečni medij prolazi kroz površinsko uništavanje. Glavni način za zaštitu bakra od korozije je nanošenje zaštitnog sloja koji se sastoji od:

• Metal na površinu proizvoda-na bakrenu površinu proizvoda nanosi se sloj metala koji je otporniji na koroziju. Na primjer, kao to se koriste mesing, cink, hrom i nikl. U tom slučaju kontaktirajte sa okruženje a oksidacija će se desiti sa metalom koji se koristi za premazivanje. Ako se zaštitni sloj djelimično pokvari, tada dolazi do uništenja osnovnog metala – bakra.
• Nemetalne supstance su neorganski premazi koji se sastoje od staklaste mase, cementnog maltera ili organski-boje – lakovi, bitumen.
• Hemijski filmovi-zaštita se formira hemijskim sredstvima, stvarajući spojeve na metalnoj površini koji pouzdano štite bakar od korozije. U tu svrhu koriste se oksidni, fosfatni filmovi ili je površina legura zasićena azotom, organskim supstancama ili tretirana ugljenikom, čija jedinjenja ga pouzdano čuvaju.

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

Zaključak

Bakar nije hemijski aktivan element, zbog toga se njegovo uništavanje odvija vrlo sporo u gotovo svakom okruženju. Stoga se široko koristi u mnogim sektorima nacionalne ekonomije. Na primer, metal se ponaša veoma snažno u čistoj svežoj i morskoj vodi. Ali kada se sadržaj kiseonika poveća ili protok vode ubrza, otpornost na koroziju se smanjuje.