A réz és ötvözeteinek korróziója: a probléma okai és megoldásai

A réz és a rézötvözetek magas elektromos és hővezető képességgel rendelkeznek, mechanikai feldolgozásra alkalmasak, jó korrózióállósággal rendelkeznek, ezért sok esetben aktívan használják őket az iparágakban. De amikor egy bizonyos környezetbe kerül, a réz korróziója és ötvözetei még mindig megnyilvánulnak. Mi ez hogyan védjük meg a termékeket a károktól, ebben a cikkben megvizsgáljuk.

Mi a korrózió

Ez a fémek megsemmisítése a környezetnek való kitettség következtében. A jól fejlett iparral rendelkező országokban a korróziós károk a nemzeti jövedelem 4-5% - át teszik ki. Nem csak a fémek romlanak, hanem a belőlük készült mechanizmusok és alkatrészek is, ami nagyon magas költségekhez vezet. A csővezetékek rozsdásodása következtében a káros vegyi anyagok gyakran kiszivárognak, ami a talaj, a víz és a levegő szennyeződéséhez vezet. Mindez káros hatással van az emberek egészsége. A réz korróziója spontán pusztulása az egyes elemek hatására az emberi környezet. A fémkárosodás oka a levegőben lévő bizonyos anyagok instabilitása. Minél nagyobb a korróziós sebesség , minél magasabb a hőmérséklet.

A réz tulajdonságai

A réz az első fém, amelyet az ember elkezdett használni. Arany színű, a levegőben oxidfóliával borított, vörös-sárga színt kap, ami megkülönbözteti a többi szürke árnyalatú fémtől. Nagyon műanyag, magas hővezető képességgel rendelkezik, kiváló vezetőnek tekinthető, csak az ezüst után. Gyenge sósavban, frissen és tengervíz , a rézkorrózió elhanyagolható.

A szabadban a fém oxidációja egy oxidfilm képződésével történik, amely védi a fémet. Az idő múlásával sötétedik és barna színűvé válik. A rézréteget patinának nevezik. Színe barnás árnyalatról zöldre, sőt feketére változik.

Elektrokémiai korrózió

Ez a fémtermékek leggyakoribb megsemmisítési típusa. Az elektrokémiai korrózió elpusztítja a gépalkatrészeket, a talajban, a vízben, a légkörben, a kenőanyagokban és a hűtőfolyadékokban található különböző szerkezeteket. Ez a fémek felületének károsodása elektromos áram hatására, amikor egy kémiai reakció az elektronok katódokról anódokra történő visszavezetését eredményezi. A fémek heterogén kémiai szerkezete hozzájárul ehhez. Amikor a réz érintkezésbe kerül a vassal, egy galvanikus cella jelenik meg az elektrolitban, ahol a vas anóddá válik, a réz pedig katóddá válik, mert a periódusos rendszer szerinti feszültségsorozatban a vas a réztől balra van, és nagyobb aktivitással rendelkezik.

Egy rézzel ellátott vaspárban a vaskorrózió gyorsabban fordul elő, mint a réz. Ennek oka az, hogy amikor a vas megsemmisül, az abból származó elektronok átjutnak a rézbe, amely addig védett marad, amíg az egész vasréteg teljesen el nem pusztul. Ezt a tulajdonságot gyakran használják az alkatrészek és mechanizmusok védelmére.

A szennyeződések hatása a fémromlásra

Ismeretes, hogy a fémek tiszta formájukban gyakorlatilag nem korróziónak vannak kitéve. A gyakorlatban azonban minden anyag tartalmaz bizonyos mennyiségű szennyeződést. Hogyan befolyásolják a biztonságot a termékek üzemeltetése során? Tegyük fel, hogy van egy rész két fémből. Nézzük meg, hogyan a réz korróziója alumíniummal történik. Amikor a levegőben van, a felületét a legvékonyabb vízréteg borítja. Meg kell jegyezni, hogy a víz hidrogénionokká és hidroxidionokká bomlik, a vízben oldott szén-dioxid pedig szénsavat képez. Kiderült, hogy az oldatba merített réz és alumínium galvanikus cellát hoz létre. Ezenkívül az alumínium az anód, a réz a katód (az alumínium a réztől balra van a feszültségtartományban).

Az alumíniumionok az oldatba esnek, a felesleges elektronok pedig a rézbe kerülnek, hidrogénionokat bocsátanak ki a felületén. Alumínium ionok és hidroxid hangok össze, és lerakódnak a felszínen alumínium formájában egy fehér anyag, ami korróziót.

A réz korróziója savas környezetben

A réz minden körülmények között jó korrózióállóságot mutat, mivel ritkán kiszorítja a hidrogént, mert nemesfémek közelében áll az elektrokémiai feszültségtartományban. , A réz széles körű használatát a vegyiparban számos agresszív szerves környezettel szembeni ellenállása okozza:

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

Másrészt a réz erősen megsemmisül:

• krómsók savas oldatai;
• ásványi savak-klór - és salétromsav, és a korrózió növekszik a koncentráció növekedésével.
• tömény kénsav, növekvő hőmérséklet;
• ammónium-hidroxidok;
• oxidáló sók.

A fémvédelem módszerei

Szinte az összes fém gáznemű vagy a folyékony közeg felületi megsemmisülésen megy keresztül. A Réz korrózió elleni védelmének fő módja egy védőréteg alkalmazása, amely a következőkből áll:

• Fém a termékek felületére – a termék rézfelületére egy fémréteget alkalmaznak, amely jobban ellenáll a korróziónak. Például sárgarézet, cinket, krómot és nikkelt használnak. Ebben az esetben vegye fel a kapcsolatot a környezet az oxidáció a bevonathoz használt fémmel történik. Ha a védőréteg részben romlik, akkor az alapfém – réz megsemmisül.
• A nemfémes anyagok szervetlen bevonatok, amelyek üveges tömegből, cementhabarcsból vagy szerves festékekből, lakkokból, bitumenből állnak.
• Kémiai filmek-a védelmet kémiai úton alakítják ki, olyan vegyületeket hozva létre a fém felületén, amelyek megbízhatóan védik a rézt a korróziótól. Ebből a célból oxid -, foszfátfóliákat használnak, vagy az ötvözetek felületét nitrogénnel, szerves anyagokkal telítik vagy szénnel kezelik, amelyek vegyületei megbízhatóan megőrzik.

Ezenkívül ötvöző komponenst vezetünk be a rézötvözetek összetételébe, amely fokozza a korróziógátló tulajdonságokat, vagy megváltoztatja a környezet összetételét a szennyeződések eltávolításával és a reakciót lassító inhibitorok bevezetésével.

Következtetés

A réz nem kémiailag aktív elem, ezért szinte minden környezetben nagyon lassan pusztul el. Ezért széles körben használják a nemzetgazdaság számos ágazatában. Például a fém nagyon erősen viselkedik a tiszta édes-és tengervízben. De amikor az oxigéntartalom növekszik vagy a vízáramlás felgyorsul, a korrózióállóság csökken.