Korozija bakra i njegovih legura: uzroci i rješenja

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Bakar i legure bakra imaju visoku električnu i toplotnu provodljivost, mogu se mašinski obrađivati, imaju dobru otpornost na koroziju, tako da se aktivno koriste u mnogim industrijama. Ali kada uđe u određeno okruženje, korozija bakra i njegovih legura i dalje se manifestuje. Šta je to i kako zaštititi proizvode od oštećenja, razmotrit ćemo u ovom članku.

Šta je korozija

Ovo je uništavanje metala kao rezultat izlaganja okolini. U zemljama sa dobro razvijenom industrijom šteta od korozije iznosi 4-5% nacionalnog dohotka. Ne propadaju samo metali, već i mehanizmi i dijelovi od njih, što dovodi do vrlo visokih troškova. Korodirani cjevovodi često propuštaju štetne kemikalije, što rezultira zagađenjem tla, vode i zraka. Sve to negativno utiče na zdravlje ljudi. Korozija bakra je njegovo spontano uništenje pod uticajem pojedinih elemenata čovekovog okruženja. Uzrok oštećenja metala je nestabilnostto na pojedinačne supstance u vazduhu. Što je temperatura viša, to je veća stopa korozije.

Bakarna svojstva

Bakar je prvi metal koji je čovek počeo da koristi. Zlatne je boje, a na zraku se prekriva oksidnim filmom i poprima crveno-žutu boju, što ga razlikuje od drugih metala koji imaju sivu nijansu. Vrlo je plastičan, ima visoku toplotnu provodljivost, smatra se odličnim provodnikom, odmah iza srebra. U slaboj hlorovodoničnoj kiselini, slatkoj i morskoj vodi, korozija bakra je zanemarljiva.

Na otvorenom, metal oksidira sa stvaranjem oksidnog filma koji štiti metal. Vremenom potamni i postane smeđa. Sloj koji prekriva bakar naziva se patina. Mijenja svoju boju iz smećkaste u zelenu, pa čak i crnu.

Elektrohemijska korozija

Ovo je najčešći tip uništavanja metalnih proizvoda. Elektrohemijska korozija uništava delove mašina, različite strukture koje se nalaze u zemlji, vodu, atmosferu, tečnosti za podmazivanje i hlađenje. To je oštećenje površine metala pod utjecajem električne struje, kada se tijekom kemijske reakcije oslobađaju elektroni koji se prenose sa katoda na anode. Ovo je olakšano heterogenom hemijskom strukturom 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 aktivnije je.

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

Uticaj nečistoća na propadanje metala

Poznato je da čisti metali praktično ne korodiraju. Ali u praksi, svi materijali sadrže određenu količinu nečistoća. Kako utiču na sigurnost tokom rada proizvoda? Pretpostavimo da postoji dio napravljen od dva metala. Razmotrite kako nastaje korozija bakra sa aluminijumom. Kada je izložena zraku, njegova površina je prekrivena tankim slojem vode. Treba napomenuti da se voda razlaže na vodikove ione i hidroksidne ione, a ugljični dioksid otopljen u vodi stvara ugljičnu kiselinu. Ispostavilo se da bakar i aluminij, uronjeni u otopinu, stvaraju galvansku ćeliju. Štaviše, aluminijum je anoda, bakar je katoda (aluminijum je levo od bakra u naponskoj seriji).

Joni aluminijuma ulaze u rastvor, a višak elektrona prelazi u bakar, ispuštajući jone vodonika blizu njegove površine. Aluminijumski joni i hidroksidni tonovi se kombinuju i talože na aluminijumskoj površini kao bijela supstanca, uzrokujući koroziju.

Korozija bakra u kiselim sredinama

Bakar pokazuje dobru otpornost na koroziju u svim uslovima jer retko istiskuje vodonik jer je u elektrohemijskom naponskom nizustoji u blizini plemenitih metala. Široka upotreba bakra u hemijskoj industriji je zbog njegove otpornosti na mnoge agresivne organske medije:

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

S druge strane, postoji snažna destrukcija bakra u:

• kiseli rastvori soli hroma;
• mineralne kiseline - perhlorna i azotna, a korozija se povećava sa povećanjem koncentracije.
• koncentrovana sumporna kiselina, koja se povećava sa porastom temperature;
• amonijum hidroksid;
• oksidirajuće soli.

Metode očuvanja metala

Praktično svi metali u plinovitom ili tekućem mediju podliježu površinskom razaranju. Glavni način zaštite bakra od korozije je nanošenje zaštitnog sloja na površinu proizvoda koji se sastoji od:

• Metal - na bakarnu površinu proizvoda nanosi se sloj metala koji je otporniji na koroziju. Na primjer, kao njega se koriste mesing, cink, hrom i nikal. U tom slučaju dolazi do kontakta s okolinom i oksidacije metala koji se koristi za premaz. Ako je zaštitni sloj djelimično oštećen, tada je osnovni metal, bakar, uništen.
• Nemetalne supstance su neorganski premazi koji se sastoje od staklaste mase, cementnog m altera ili organske - boje, lakovi, bitumen.
• Chemicalfilmovi - zaštita se formira hemijskom metodom, stvarajući spojeve na metalnoj površini koji pouzdano štite bakar od korozije. Za to se koriste oksidni, fosfatni filmovi ili je površina legura zasićena dušikom, organskim tvarima ili tretirana ugljikom, čija je jedinjenja pouzdano čuvaju.

Osim toga, u sastav legura bakra uvodi se legirajuća komponenta koja poboljšava antikorozivna svojstva ili se mijenja sastav okoline, uklanjajući nečistoće iz nje i uvode inhibitore koji usporavaju reakciju.

Zaključak

Bakar nije hemijski aktivan element, zbog toga je njegovo uništavanje veoma sporo u skoro svakom okruženju. Stoga se široko koristi u mnogim sektorima nacionalne ekonomije. Na primjer, metal je vrlo stabilan u čistoj slatkoj i morskoj vodi. Ali kako se sadržaj kiseonika povećava ili se protok vode ubrzava, otpornost na koroziju se smanjuje.