Corrosió del coure i els seus aliatges: causes i solucions

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

El coure i els aliatges de coure tenen una alta conductivitat elèctrica i tèrmica, es poden mecanitzar, tenen una bona resistència a la corrosió, de manera que s'utilitzen activament en moltes indústries. Però quan entra en un determinat entorn, la corrosió del coure i els seus aliatges encara es manifesta. Què és i com protegir els productes dels danys, tindrem en compte en aquest article.

Què és la corrosió

Aquesta és la destrucció de metalls com a resultat de l'exposició al medi ambient. Als països amb una indústria ben desenvolupada, el dany de la corrosió és del 4 al 5% dels ingressos nacionals. No només es deterioren els metalls, sinó també els mecanismes i les peces fetes amb ells, la qual cosa comporta uns costos molt elevats. Les canonades corroïdes solen filtrar productes químics nocius, la qual cosa provoca la contaminació del sòl, l'aigua i l'aire. Tot això afecta negativament la salut de les persones. La corrosió del coure és la seva destrucció espontània sota la influència d'elements individuals de l'entorn humà. La causa del dany al metall és la inestabilitata les substàncies individuals de l'aire. Com més alta sigui la temperatura, més gran serà la taxa de corrosió.

Propietats del coure

El coure és el primer metall que l'home va començar a utilitzar. És de color daurat, i a l'aire es cobreix d'una pel·lícula d'òxid i adquireix un color groc-vermell, que el distingeix d' altres metalls que tenen una tonalitat grisa. És molt plàstic, té una alta conductivitat tèrmica, es considera un excel·lent conductor, només per darrere de la plata. En àcid clorhídric feble, aigua dolça i de mar, la corrosió del coure és insignificant.

A l'aire lliure, el metall s'oxida amb la formació d'una pel·lícula d'òxid que protegeix el metall. Amb el temps, s'enfosqueix i es torna marró. La capa que cobreix el coure s'anomena pàtina. Canvia el seu color de marronós a verd i fins i tot negre.

Corrosió electroquímica

Aquest és el tipus més comú de destrucció de productes metàl·lics. La corrosió electroquímica destrueix peces de màquines, diverses estructures situades al sòl, aigua, atmosfera, líquids lubricants i refrigerants. Es tracta d'un dany a la superfície dels metalls sota la influència d'un corrent elèctric, quan, durant una reacció química, els electrons s'alliberen i es transfereixen dels càtodes als ànodes. Això es veu facilitat per l'estructura química heterogènia dels metalls. Quan el coure entra en contacte amb el ferro, apareix una cèl·lula galvànica a l'electròlit, on el ferro es converteix en l'ànode i el coure en el càtode, perquè el ferro de la sèrie de voltatges segons la taula periòdica es troba a l'esquerra del coure i és més actiu.

En un parell de ferro amb coure, la corrosió del ferro es produeix més ràpidament que el coure. Això es deu al fet que quan es destrueix el ferro, els electrons d'aquest passen al coure, que roman protegit fins que tota la capa de ferro es destrueix completament. Aquesta propietat s'utilitza sovint per protegir peces i mecanismes.

Efecte de les impureses sobre el deteriorament dels metalls

Se sap que els metalls purs pràcticament no es corroeixen. Però a la pràctica, tots els materials contenen una certa quantitat d'impureses. Com afecten la seguretat durant el funcionament dels productes? Suposem que hi ha una part feta de dos metalls. Considereu com es produeix la corrosió del coure amb l'alumini. Quan s'exposa a l'aire, la seva superfície es cobreix amb una fina pel·lícula d'aigua. Cal tenir en compte que l'aigua es descompon en ions hidrogen i ions hidròxid, i el diòxid de carboni dissolt a l'aigua forma àcid carbònic. Resulta que el coure i l'alumini, immersos en una solució, creen una cel·la galvànica. A més, l'alumini és l'ànode, el coure és el càtode (l'alumini està a l'esquerra del coure a la sèrie de tensió).

Els ions d'alumini entren a la solució i els electrons en excés passen al coure, descarregant ions d'hidrogen a prop de la seva superfície. Els ions d'alumini i els tons d'hidròxid es combinen i es dipositen a la superfície de l'alumini com a substància blanca, provocant corrosió.

Corrosió del coure en ambients àcids

El coure presenta una bona resistència a la corrosió en totes les condicions, ja que rarament desplaça l'hidrogen perquè es troba en la sèrie de tensió electroquímicaes troba prop de metalls preciosos. L'ús generalitzat del coure a la indústria química es deu a la seva resistència a molts mitjans orgànics agressius:

• nitrats i sulfurs;
• resines fenòliques;
• àcid acètic, làctic, cítric i oxàlic;
• hidròxids de potassi i de sodi;
• solucions febles d'àcid sulfúric i clorhídric.

D' altra banda, hi ha una forta destrucció de coure a:

• solucions àcides de sals de crom;
• àcids minerals: perclòric i nítric, i la corrosió augmenta amb l'augment de la concentració.
• àcid sulfúric concentrat, augmenta amb l'augment de la temperatura;
• hidròxid d'amoni;
• sals oxidants.

Mètodes de preservació de metalls

Pràcticament tots els metalls en un medi gasós o líquid pateixen destrucció superficial. La forma principal de protegir el coure de la corrosió és aplicar una capa protectora a la superfície dels productes, que consisteix en:

• Metal: s'aplica una capa de metall a la superfície de coure del producte, que és més resistent a la corrosió. Per exemple, s'utilitzen llautó, zinc, crom i níquel. En aquest cas, es produirà contacte amb l'entorn i oxidació amb el metall utilitzat per al recobriment. Si la capa protectora està parcialment danyada, el metall base, el coure, es destrueix.
• Les substàncies no metàl·liques són recobriments inorgànics que consisteixen en massa vítria, morter de ciment o orgànic: pintures, vernissos, betum.
• Químicapel·lícules: la protecció es forma mitjançant un mètode químic, creant compostos a la superfície metàl·lica que protegeixen de manera fiable el coure de la corrosió. Per fer-ho, s'utilitzen pel·lícules d'òxid i fosfat o la superfície dels aliatges es satura amb nitrogen, substàncies orgàniques o es tracta amb carboni, els compostos dels quals la conserven de manera fiable.

A més, s'introdueix un component d'aliatge a la composició dels aliatges de coure, que millora les propietats anticorrosives, o es modifica la composició de l'entorn, eliminant-ne les impureses i introduint inhibidors que frenen la reacció.

Conclusió

El coure no és un element químicament actiu, per això, la seva destrucció és molt lenta en gairebé qualsevol entorn. Per tant, s'utilitza àmpliament en molts sectors de l'economia nacional. Per exemple, el metall és molt estable en aigua dolça i de mar neta. Però a mesura que augmenta el contingut d'oxigen o s'accelera el flux d'aigua, la resistència a la corrosió disminueix.