Bakır ve alaşımlarının korozyonu: nedenleri ve çözümleri

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Bakır ve bakır alaşımları yüksek elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir, işlenebilir, iyi korozyon direncine sahiptir, bu nedenle birçok endüstride aktif olarak kullanılırlar. Ancak belirli bir ortama girdiğinde bakır ve alaşımlarının korozyonu yine kendini gösterir. Nedir ve ürünleri hasardan nasıl koruruz, bu yazıda ele alacağız.

Korozyon nedir

Çevreye maruz kalma sonucu metallerin yok edilmesidir. Sanayisi gelişmiş ülkelerde korozyonun zararı milli gelirin %4-5'i kadardır. Sadece metaller değil, aynı zamanda bunlardan yapılmış mekanizmalar ve parçalar da bozulur ve bu da çok yüksek maliyetlere yol açar. Korozyona uğramış boru hatları genellikle zararlı kimyasallar sızdırarak toprak, su ve hava kirliliğine neden olur. Bütün bunlar insanların sağlığını olumsuz etkiler. Bakırın korozyonu, insan ortamının bireysel unsurlarının etkisi altında kendiliğinden tahribatıdır. Metale verilen hasarın nedeni kararsızlıktır.havadaki bireysel maddelere. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, korozyon oranı o kadar yüksek olur.

Bakır özellikleri

Bakır, insanın kullanmaya başladığı ilk metaldir. Altın rengindedir ve havada bir oksit film ile kaplanır ve onu gri tonu olan diğer metallerden ayıran kırmızı-sarı bir renk alır. Çok plastiktir, yüksek ısı iletkenliğine sahiptir, sadece gümüşten sonra mükemmel bir iletken olarak kabul edilir. Zayıf hidroklorik asit, tatlı su ve deniz suyunda bakır korozyonu ihmal edilebilir.

Açık havada metal, metali koruyan bir oksit filmi oluşturarak oksitlenir. Zamanla koyulaşır ve kahverengi olur. Bakırı örten tabakaya patina denir. Rengini kahverengiden yeşile ve hatta siyaha çevirir.

Elektrokimyasal korozyon

Bu, metal ürünlerin en yaygın imha türüdür. Elektrokimyasal korozyon, makine parçalarını, zeminde bulunan çeşitli yapıları, suyu, atmosferi, yağlama ve soğutma sıvılarını tahrip eder. Bu, bir kimyasal reaksiyon sırasında elektronlar serbest bırakıldığında ve katotlardan anotlara aktarıldığında, elektrik akımının etkisi altında metallerin yüzeyine zarar verir. Bu, metallerin heterojen kimyasal yapısı ile kolaylaştırılır. Bakır demirle temas ettiğinde elektrolitte bir galvanik hücre belirir, burada demir anot olur ve bakır katot olur, çünkü periyodik tabloya göre voltaj serisindeki demir bakırın solundadır ve daha aktiftir.

Bakırlı bir demir çiftinde, demir korozyonu bakırdan daha hızlı gerçekleşir. Bunun nedeni, demir yok edildiğinde, ondan gelen elektronların, tüm demir tabakası tamamen yok olana kadar korunan bakıra geçmesidir. Bu özellik genellikle parçaları ve mekanizmaları korumak için kullanılır.

Safsızlıkların metallerin bozulmasına etkisi

Saf metallerin pratik olarak korozyona uğramadığı bilinmektedir. Ancak pratikte, tüm malzemeler bir miktar safsızlık içerir. Ürünlerin çalışması sırasında güvenliği nasıl etkilerler? İki metalden yapılmış bir parça olduğunu varsayalım. Bakırın alüminyum ile korozyonunun nasıl gerçekleştiğini düşünün. Havaya maruz kaldığında yüzeyi ince bir su tabakasıyla kaplanır. Suyun hidrojen iyonlarına ve hidroksit iyonlarına ayrıştığı ve suda çözünen karbondioksitin karbonik asit oluşturduğuna dikkat edilmelidir. Bir çözeltiye batırılmış bakır ve alüminyumun galvanik bir hücre oluşturduğu ortaya çıktı. Ayrıca alüminyum anottur, bakır katottur (alüminyum voltaj serisinde bakırın solundadır).

Alüminyum iyonları çözeltiye girer ve fazla elektronlar bakıra geçerek yüzeyinin yakınında hidrojen iyonlarını boş altır. Alüminyum iyonları ve hidroksit tonları birleşerek alüminyum yüzeyinde beyaz bir madde olarak birikerek korozyona neden olur.

Asit ortamlarda bakırın korozyonu

Bakır, elektrokimyasal voltaj serisinde olduğu için nadiren hidrojenin yerini aldığı için her koşulda korozyona karşı iyi direnç gösterir.değerli metallerin yanında duruyor. Bakırın kimya endüstrisinde yaygın kullanımı, birçok agresif organik ortama karşı direncinden kaynaklanmaktadır:

• nitratlar ve sülfürler;
• fenolik reçineler;
• asetik, laktik, sitrik ve oksalik asit;
• potasyum ve sodyum hidroksitler;
• sülfürik ve hidroklorik asidin zayıf çözeltileri.

Öte yandan, güçlü bir bakır tahribatı var:

• krom tuzlarının asit çözeltileri;
• mineral asitler - perklorik ve nitrik ve artan konsantrasyonla korozyon artar.
• konsantre sülfürik asit, artan sıcaklıkla artar;
• amonyum hidroksit;
• oksitleyici tuzlar.

Metal Koruma Yöntemleri

Pratik olarak gaz veya sıvı bir ortamdaki tüm metaller yüzey tahribatına uğrar. Bakırı korozyondan korumanın ana yolu, ürünlerin yüzeyine aşağıdakilerden oluşan koruyucu bir tabaka uygulamaktır:

• Metal - Ürünün bakır yüzeyine korozyona karşı daha dayanıklı bir metal tabakası uygulanır. Örneğin pirinç, çinko, krom ve nikel olduğu gibi kullanılır. Bu durumda, kaplama için kullanılan metal ile çevre ile temas ve oksidasyon meydana gelecektir. Koruyucu tabaka kısmen hasar görürse, ana metal olan bakır yok edilir.
• Metalik olmayan maddeler, camsı kütle, çimento harcı veya organik - boyalar, vernikler, bitümden oluşan inorganik kaplamalardır.
• Kimyasalfilmler - koruma, kimyasal bir yöntemle oluşturulur ve metal yüzeyinde bakırı korozyondan güvenilir bir şekilde koruyan bileşikler oluşturur. Bunu yapmak için oksit, fosfat filmler kullanılır veya alaşımların yüzeyi azot, organik maddelerle doyurulur veya bileşikleri onu güvenilir bir şekilde koruyan karbon ile işlenir.

Ayrıca, bakır alaşımlarının bileşimine korozyon önleyici özellikleri artıran bir alaşım bileşeni eklenir veya ortamın bileşimi değiştirilir, ondan safsızlıklar giderilir ve reaksiyonu yavaşlatan inhibitörler eklenir.

Sonuç

Bakır kimyasal olarak aktif bir element değildir, bu nedenle hemen hemen her ortamda yıkımı çok yavaştır. Bu nedenle ülke ekonomisinin birçok sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, metal temiz tatlı ve deniz suyunda çok kararlıdır. Ancak oksijen içeriği arttıkça veya su akışı hızlandıkça korozyon direnci azalır.