Réz és ötvözeteinek korróziója: okok és megoldások

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A réz és rézötvözetek magas elektromos és hővezető képességgel rendelkeznek, megmunkálhatók, jó korrózióállósággal rendelkeznek, ezért számos iparágban aktívan használják őket. De amikor egy bizonyos környezetbe kerül, a réz és ötvözeteinek korróziója továbbra is megnyilvánul. Mi ez, és hogyan védhetjük meg a termékeket a sérülésektől, ebben a cikkben megvizsgáljuk.

Mi a korrózió

Ez a fémek pusztulása a környezetnek való kitettség eredményeként. A fejlett iparral rendelkező országokban a korróziós kár a nemzeti jövedelem 4-5%-át teszi ki. Nemcsak a fémek romlanak el, hanem a belőlük készült mechanizmusok és alkatrészek is, ami nagyon magas költségekkel jár. A korrodált csővezetékekből gyakran szivárognak ki káros vegyszerek, ami talaj-, víz- és levegőszennyezést eredményez. Mindez hátrányosan érinti az emberek egészségét. A réz korróziója spontán pusztulása az emberi környezet egyes elemeinek hatására. A fém sérülésének oka az instabilitása levegőben lévő egyes anyagokra. Minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb a korrózió sebessége.

Réz tulajdonságok

A réz a legelső fém, amelyet az ember elkezdett használni. Arany színű, és a levegőben oxidfilm borítja, és vörös-sárga színt kap, ami megkülönbözteti a többi szürke árnyalatú fémtől. Nagyon műanyag, magas hővezető képességgel rendelkezik, kiváló vezetőnek tartják, csak az ezüst után. Gyenge sósavban, édesvízben és tengervízben a rézkorrózió elhanyagolható.

A szabad levegőn a fém oxidálódik, és oxidfilm képződik, amely védi a fémet. Idővel elsötétül és barna színűvé válik. A rezet borító réteget patinának nevezik. Barnásról zöldre, sőt feketére változtatja a színét.

Elektrokémiai korrózió

Ez a fémtermékek megsemmisítésének leggyakoribb módja. Az elektrokémiai korrózió tönkreteszi a gépalkatrészeket, a talajban található különféle szerkezeteket, a vizet, a légkört, a kenő- és hűtőfolyadékokat. Ez a fémek felületének károsodása elektromos áram hatására, amikor egy kémiai reakció során elektronok szabadulnak fel, és a katódokról az anódokra kerülnek. Ezt elősegíti a fémek heterogén kémiai szerkezete. Amikor a réz érintkezik a vassal, az elektrolitban galvanikus cella jelenik meg, ahol a vas lesz az anód, a réz pedig a katód, mivel a periódusos rendszer szerinti feszültségsorban a vas a réztől balra van, és aktívabb.

Rézzel ellátott vaspárban a vas korróziója gyorsabban megy végbe, mint a réz. Ennek az az oka, hogy a vas elpusztulásakor az elektronok a rézhez jutnak, amely addig marad védett, amíg a vas teljes rétege teljesen meg nem semmisül. Ezt a tulajdonságot gyakran használják alkatrészek és mechanizmusok védelmére.

A szennyeződések hatása a fémek károsodására

Ismert, hogy a tiszta fémek gyakorlatilag nem korrodálódnak. De a gyakorlatban minden anyag tartalmaz bizonyos mennyiségű szennyeződést. Hogyan befolyásolják a biztonságot a termékek működése során? Tegyük fel, hogy van egy rész két fémből. Fontolja meg, hogyan történik a réz korróziója alumíniummal. Levegőnek kitéve felületét vékony vízréteg borítja. Megjegyzendő, hogy a víz hidrogénionokra és hidroxidionokra bomlik, a vízben oldott szén-dioxid pedig szénsavat képez. Kiderült, hogy a réz és az alumínium oldatba merítve galvánelemet hoz létre. Ezenkívül az alumínium az anód, a réz a katód (az alumínium a réztől balra található a feszültségsorokban).

Alumíniumionok lépnek be az oldatba, és a felesleges elektronok a rézhez jutnak, és hidrogénionokat ürítenek ki a felület közelében. Az alumíniumionok és hidroxid tónusok fehér anyagként egyesülnek és lerakódnak az alumínium felületén, korróziót okozva.

Réz korróziója savas környezetben

A réz minden körülmények között jó korrózióállóságot mutat, mivel ritkán szorítja ki a hidrogént, mivel az elektrokémiai feszültségsorba tartoziknemesfémek közelében áll. A réz vegyiparban való elterjedt alkalmazása annak köszönhető, hogy ellenáll számos agresszív szerves közegnek:

• nitrátok és szulfidok;
• fenolgyanták;
• ecetsav, tejsav, citromsav és oxálsav;
• kálium- és nátrium-hidroxidok;
• gyenge kén- és sósavoldat.

Másrészt a réz erős pusztulása következik be:

• krómsók savas oldatai;
• ásványi savak - perklór és salétromsav, és a korrózió a koncentráció növekedésével nő.
• koncentrált kénsav, növekvő hőmérséklettel;
• ammónium-hidroxid;
• oxidáló sók.

Fémmegőrzési módszerek

Gáznemű vagy folyékony közegben gyakorlatilag minden fém felületi roncsoláson megy keresztül. A réz korrózió elleni védelmének fő módja egy védőréteg felvitele a termékek felületére, amely a következőkből áll:

• Fém - a termék rézfelületére fémréteg kerül, amely jobban ellenáll a korróziónak. Például sárgaréz, cink, króm és nikkel használatos. Ebben az esetben a bevonathoz használt fém érintkezik a környezettel és oxidáció lép fel. Ha a védőréteg részben megsérül, akkor az alapfém, a réz tönkremegy.
• A nem fémes anyagok olyan szervetlen bevonatok, amelyek üveges masszából, cementhabarcsból vagy szerves - festékekből, lakkokból, bitumenből állnak.
• Vegyifilmek - a védelmet kémiai módszerrel alakítják ki, olyan vegyületeket hozva létre a fém felületén, amelyek megbízhatóan védik a rezet a korróziótól. Ehhez oxid-, foszfátfilmeket használnak, vagy az ötvözetek felületét nitrogénnel, szerves anyagokkal telítik, vagy szénnel kezelik, amelynek vegyületei azt megbízhatóan megőrzik.

Emellett a rézötvözetek összetételébe ötvöző komponenst visznek be, ami javítja a korróziógátló tulajdonságokat, vagy megváltozik a környezet összetétele, eltávolítva belőle a szennyeződéseket és a reakciót lelassító inhibitorokat.

Következtetés

A réz kémiailag nem aktív elem, emiatt szinte bármilyen környezetben nagyon lassan megy a pusztulása. Ezért széles körben használják a nemzetgazdaság számos ágazatában. Például a fém nagyon stabil tiszta édesvízben és tengervízben. De ahogy az oxigéntartalom nő, vagy a víz áramlása felgyorsul, a korrózióállóság csökken.