Мідь та мідні сплави мають високу електро – і теплопровідність, піддаються механічній обробці, володіють хорошою стійкістю до корозії, тому активно застосовуються в багатьох галузях промисловості. Але при попаданні в певне середовище все-таки проявляється корозія міді і її сплавів. Що це таке і як захистити виробу від псування, розглянемо в цій статті.
Що таке корозія
Це руйнування металів у результаті впливу на них навколишнього середовища. В країнах з добре розвиненою промисловість збиток від корозії становить 4-5% національного доходу. Псуються не тільки метали, а й механізми, деталі, виготовлені з них, що веде до дуже великих витрат. В результаті іржавіння трубопроводів часто відбувається витік шкідливих хімічних речовин, що призводить до забруднення грунту, води і повітря. Все це згубно позначається на здоров’ї людей. Корозія міді є спонтанним її руйнуванням під впливом окремих елементів середовища проживання людини. Причина псування металу полягає в нестійкості його до окремих речовин, що знаходяться в повітрі. Швидкість корозії тим більша, чим вище температура.
Властивості міді
Мідь – перший метал, який став використовувати людина. Вона золотистого кольору, а на повітрі покривається оксидною плівкою і набуває червоно-жовтий колір, що відрізняє її від інших металів, що мають сірий відтінок. Вона дуже пластична, володіє високою теплопровідністю, вважається відмінним провідником, поступаючись тільки сріблу. У слабкій соляній кислоті, прісній і морській воді корозія міді незначна.
На відкритому повітрі відбувається окислення металу з утворенням оксидної плівки, що захищає метал. З часом вона темніє і стає коричневого кольору. Шар, що покриває мідь, називають патиною. Він змінює свій колір від коричневого відтінку зеленого і навіть чорного.
Електрохімічна корозія
Це найпоширеніший вид руйнування металевих виробів. Електрохімічна корозія руйнує деталі машин, різні конструкції, що знаходяться в землі, воді, атмосфері, мастильно-охолоджуючих рідинах. Це ушкодження поверхні металів під впливом електричного струму, коли при хімічної реакції відбувається віддача і перенесення електронів з катодів на аноди. Сприяє цьому неоднорідна хімічна структура металів. При контакті міді з залізом в електроліті виникає гальванічний елемент, де залізо стає анодом, а мідь – катодом, тому що залізо в ряду напруг по таблиці Менделєєва стоїть лівіше міді і володіє більшою активністю.
В парі заліза з міддю корозія заліза настає швидше, ніж міді. Це відбувається тому, що при руйнуванні заліза електрони від нього переходять до міді, яка залишається захищеною до тих пір, поки повністю не зруйнується весь шар заліза. Цією властивістю часто користуються для захисту деталей і механізмів.
Вплив домішок на псування металів
Відомо, що метали в чистому вигляді практично не піддаються корозії. Але на практиці всі матеріали містять якась кількість домішок. Як же впливають вони на збереження при експлуатації виробів? Припустимо, що є деталь, виготовлена з двох металів. Розглянемо, як відбувається корозія міді з алюмінієм. При знаходженні на повітрі її поверхня покривається найтоншої плівкою з води. Треба зауважити, що вода розкладається на іони водню і гідроксид-іони, а вуглекислий газ, розчинений у воді, утворює вугільну кислоту. Виходить, що мідь і алюміній, занурені в розчин, створюють гальванічний елемент. Причому алюміній – анод, мідь – катод (алюміній в ряду напруг стоїть лівіше міді).
Іони алюмінію потрапляють у розчин, а до міді переходять надлишкові електрони, розряджаючи у її поверхні іони водню. Іони алюмінію і гідроксид-тони з’єднуються і відкладаються на поверхні алюмінію у вигляді білого речовини, викликаючи корозію.
Корозія міді в кислих середовищах
Мідь проявляє хорошу стійкість до корозії в будь-яких умовах, так як нечасто витісняє водень, тому що вона в електрохімічному ряду напруг коштує близько благородних металів. Широке використання міді в хімічній промисловості викликано її стійкістю до багатьох агресивних органічних середовищ:
- нітратам і сульфидам;
- фенольним смол;
- оцтової, молочної, лимонної і щавлевої кислоти;
- гідроокису калію і натрію;
- слабким розчинів сірчаної і соляної кислоти.
З іншого боку, відзначається сильне руйнування міді в:
- кислих розчинах солей хрому;
- мінеральних кислотах – хлорного та азотної, причому корозія посилюється зі збільшенням концентрації.
- концентрованої сірчаної кислоти, посилюючись при підвищенні температури;
- гідроокису амонію;
- окислюючих солях.
Методи запобігання металу
Практично всі метали в газоподібному або рідкому середовищі піддаються поверхневому руйнуванню. Основним способом захисту міді від корозії є нанесення на поверхню виробів захисного шару, що складається з:
- Металу – на мідну поверхню виробу наносять шар металу, який більш стійкий до корозії. Наприклад, в якості нього використовують латунь, цинк, хром і нікель. У цьому випадку контакт з навколишнім середовищем і окислення відбуватиметься з металом, використовуваним для покриття. Якщо захисний шар частково псується, то відбувається руйнування основного металу – міді.
- Неметалевих речовин – це неорганічні покриття, що складаються з склоподібної маси, цементного розчину, або органічні – фарби, лаки, бітум.
- Хімічних плівок – захист утворюють хімічним способом, створюючи на поверхні металу з’єднання, надійно оберігають мідь від корозії. Для цього використовують оксидні, фосфатні плівки чи насичують поверхню сплавів азотом, органічними речовинами або обробляють вуглецем, з’єднання якого надійно зберігають її.
Крім цього, до складу мідних сплавів вводять легирующий компонент, який посилює антикорозійні властивості, або змінюють склад навколишнього середовища, видаляючи з неї домішки і вводячи інгібітори, що уповільнюють перебіг реакції.
Висновок
Мідь не є хімічно активним елементом, з-за цього її руйнування відбувається дуже повільно практично в будь-якому середовищі. Тому вона широко використовується у багатьох галузях народного господарства. Наприклад, метал дуже стійко поводиться в прісній і морській воді. Але при збільшенні вмісту кисню або прискоренні струму води стійкість до корозії падає.
