Koroze mědi a jejích slitin: příčiny a řešení

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Měď a slitiny mědi mají vysokou elektrickou a tepelnou vodivost, lze je obrábět, mají dobrou odolnost proti korozi, takže se aktivně používají v mnoha průmyslových odvětvích. Když se ale dostane do určitého prostředí, koroze mědi a jejích slitin se stále projevuje. Co to je a jak chránit produkty před poškozením, budeme zvažovat v tomto článku.

Co je koroze

Jedná se o ničení kovů v důsledku vystavení životnímu prostředí. V zemích s dobře rozvinutým průmyslem jsou škody způsobené korozí 4–5 % národního důchodu. Zhoršují se nejen kovy, ale také mechanismy a části z nich vyrobené, což vede k velmi vysokým nákladům. Z korodovaného potrubí často unikají škodlivé chemikálie, což má za následek znečištění půdy, vody a ovzduší. To vše nepříznivě ovlivňuje zdraví lidí. Koroze mědi je její samovolná destrukce pod vlivem jednotlivých prvků lidského prostředí. Příčinou poškození kovu je nestabilitana jednotlivé látky ve vzduchu. Čím vyšší teplota, tím vyšší rychlost koroze.

Vlastnosti mědi

Měď je úplně první kov, který člověk začal používat. Má zlatou barvu a na vzduchu se pokryje oxidovým filmem a získá červenožlutou barvu, která jej odlišuje od ostatních kovů, které mají šedý odstín. Je velmi plastický, má vysokou tepelnou vodivost, je považován za vynikající vodič, na druhém místě za stříbrem. Ve slabé kyselině chlorovodíkové, sladké a mořské vodě je koroze mědi zanedbatelná.

V otevřeném vzduchu kov oxiduje a vytváří oxidový film, který kov chrání. Postupem času ztmavne a zhnědne. Vrstva, která pokrývá měď, se nazývá patina. Mění svou barvu z nahnědlé na zelenou a dokonce i černou.

Elektrochemická koroze

Toto je nejběžnější typ ničení kovových výrobků. Elektrochemická koroze ničí části strojů, různé struktury umístěné v zemi, vodě, atmosféře, mazacích a chladicích kapalinách. Jedná se o poškození povrchu kovů vlivem elektrického proudu, kdy se při chemické reakci uvolňují a přenášejí elektrony z katod na anody. To je usnadněno heterogenní chemickou strukturou kovů. Když se měď dotkne železa, objeví se v elektrolytu galvanický článek, kde se železo stane anodou a měď katodou, protože železo v sérii napětí podle periodické tabulky je nalevo od mědi a je aktivnější.

V páru železa s mědí dochází ke korozi železa rychleji než mědi. Když je totiž železo zničeno, elektrony z něj přecházejí na měď, která zůstává chráněna, dokud není celá vrstva železa zcela zničena. Tato vlastnost se často používá k ochraně součástí a mechanismů.

Vliv nečistot na zhoršení kvality kovů

Je známo, že čisté kovy prakticky nekorodují. Ale v praxi všechny materiály obsahují určité množství nečistot. Jak ovlivňují bezpečnost při provozu výrobků? Předpokládejme, že existuje část vyrobená ze dvou kovů. Zvažte, jak dochází ke korozi mědi s hliníkem. Když je vystaven vzduchu, jeho povrch je pokryt tenkým filmem 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 článek. Navíc hliník je anodou, měď je katodou (hliník je v řadě napětí vlevo od mědi).

Hliníkové ionty vstupují do roztoku a přebytečné elektrony přecházejí do mědi a vybíjejí vodíkové ionty blízko jeho povrchu. Hliníkové ionty a hydroxidové tóny se spojují a ukládají na hliníkovém povrchu jako bílá látka, což způsobuje korozi.

Koroze mědi v kyselém prostředí

Měď vykazuje dobrou odolnost vůči korozi za všech podmínek, protože zřídka vytlačuje vodík, protože je v řadě elektrochemických napětístojí v blízkosti drahých kovů. Široké použití mědi v chemickém průmyslu je způsobeno její odolností vůči mnoha agresivním organickým médiím:

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

Na druhé straně dochází k silné destrukci mědi v:

• kyselé roztoky solí chromu;
• minerální kyseliny – chloristá a dusičná a koroze se zvyšuje se zvyšující se koncentrací.
• koncentrovaná kyselina sírová, rostoucí s rostoucí teplotou;
• hydroxid amonný;
• oxidační soli.

Metody konzervace kovů

Prakticky všechny kovy v plynném nebo kapalném médiu podléhají povrchové destrukci. Hlavním způsobem ochrany mědi před korozí je nanesení ochranné vrstvy na povrch výrobků, která se skládá z:

• Kov - na měděný povrch výrobku je nanesena vrstva kovu, která je odolnější vůči korozi. Používá se například mosaz, zinek, chrom a nikl. V tomto případě dojde ke kontaktu s prostředím a oxidaci kovu použitého pro povlak. Pokud je ochranná vrstva částečně poškozena, je zničen základní kov, měď.
• Nekovové látky jsou anorganické povlaky sestávající ze skelné hmoty, cementové m alty nebo organické - barvy, laky, bitumen.
• Chemickýfólie - ochrana je tvořena chemickou metodou, vytvářející na povrchu kovu sloučeniny, které měď spolehlivě chrání před korozí. K tomu se používají oxidové, fosfátové filmy nebo je povrch slitin nasycen dusíkem, organickými látkami nebo upraven uhlíkem, jehož sloučeniny jej spolehlivě konzervují

Do složení slitin mědi se navíc zavádí legující složka, která zlepšuje antikorozní vlastnosti, nebo se mění složení prostředí, zbavuje ho nečistot a zavádí inhibitory zpomalující reakci.

Závěr

Měď není chemicky aktivní prvek, proto je její destrukce velmi pomalá téměř v jakémkoli prostředí. Proto je široce používán v mnoha odvětvích národního hospodářství. Například kov je velmi stabilní v čisté sladké a mořské vodě. Ale jak se zvyšuje obsah kyslíku nebo se zrychluje průtok vody, odolnost proti korozi klesá.