Corrosione del rame e delle sue leghe: cause e soluzioni

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Il rame e le leghe di rame hanno un'elevata conduttività elettrica e termica, possono essere lavorati a macchina, hanno una buona resistenza alla corrosione, quindi sono utilizzati attivamente in molti settori. Ma quando entra in un determinato ambiente, la corrosione del rame e delle sue leghe si manifesta ancora. Che cos'è e come proteggere i prodotti dai danni, considereremo in questo articolo.

Cos'è la corrosione

Questa è la distruzione dei metalli a causa dell'esposizione all'ambiente. Nei paesi con un'industria ben sviluppata, il danno da corrosione è del 4-5% del reddito nazionale. Non solo i metalli si deteriorano, ma anche i meccanismi e le parti che ne derivano, il che porta a costi molto elevati. Le tubazioni corrose spesso perdono sostanze chimiche dannose, con conseguente inquinamento del suolo, dell'acqua e dell'aria. Tutto ciò influisce negativamente sulla salute delle persone. La corrosione del rame è la sua distruzione spontanea sotto l'influenza di singoli elementi dell'ambiente umano. La causa del danno al metallo è l'instabilitàesso alle singole sostanze nell'aria. Maggiore è la temperatura, maggiore è il tasso di corrosione.

Proprietà in rame

Il rame è il primo metallo che l'uomo ha iniziato a usare. È di colore dorato e nell'aria si ricopre di un film di ossido e acquisisce un colore rosso-giallo, che lo distingue dagli altri metalli che hanno una sfumatura grigia. È molto plastico, ha un'elevata conduttività termica, è considerato un ottimo conduttore, secondo solo all'argento. In acido cloridrico debole, acqua dolce e marina, la corrosione del rame è trascurabile.

All'aria aperta, il metallo si ossida con la formazione di un film di ossido che protegge il metallo. Col tempo si scurisce e diventa marrone. Lo strato che ricopre il rame è chiamato patina. Cambia il suo colore da brunastro a verde e persino nero.

Corrosione elettrochimica

Questo è il tipo più comune di distruzione di prodotti in metallo. La corrosione elettrochimica distrugge parti di macchine, varie strutture situate nel terreno, acqua, atmosfera, liquidi lubrificanti e di raffreddamento. Questo è un danno alla superficie dei metalli sotto l'influenza di una corrente elettrica, quando, durante una reazione chimica, gli elettroni vengono rilasciati e trasferiti dai catodi agli anodi. Ciò è facilitato dalla struttura chimica eterogenea dei metalli. Quando il rame entra in contatto con il ferro, nell'elettrolita appare una cella galvanica, dove il ferro diventa l'anodo e il rame il catodo, perché il ferro nella serie di tensioni secondo la tavola periodica è a sinistra del rame ed è più attivo.

In una coppia di ferro con rame, la corrosione del ferro si verifica più velocemente del rame. Questo perché quando il ferro viene distrutto, gli elettroni da esso passano al rame, che rimane protetto fino a quando l'intero strato di ferro non viene completamente distrutto. Questa proprietà viene spesso utilizzata per proteggere parti e meccanismi.

Effetto delle impurità sul deterioramento dei metalli

È noto che i metalli puri praticamente non si corrodono. Ma in pratica, tutti i materiali contengono una certa quantità di impurità. In che modo influiscono sulla sicurezza durante il funzionamento dei prodotti? Supponiamo che ci sia una parte fatta di due metalli. Considera come si verifica la corrosione del rame con l'alluminio. Se esposto all'aria, la sua superficie è ricoperta da un sottile velo d'acqua. Va notato che l'acqua si decompone in ioni idrogeno e ioni idrossido e l'anidride carbonica disciolta nell'acqua forma acido carbonico. Si scopre che rame e alluminio, immersi in una soluzione, creano una cella galvanica. Inoltre, l'alluminio è l'anodo, il rame è il catodo (l'alluminio è a sinistra del rame nella serie di tensione).

Gli ioni di alluminio entrano nella soluzione e gli elettroni in eccesso passano al rame, scaricando ioni idrogeno vicino alla sua superficie. Ioni di alluminio e toni di idrossido si combinano e si depositano sulla superficie dell'alluminio come una sostanza bianca, causando corrosione.

Corrosione del rame in ambienti acidi

Il rame mostra una buona resistenza alla corrosione in tutte le condizioni poiché soppianta raramente l'idrogeno perché è nella serie di tensioni elettrochimichesi trova vicino a metalli preziosi. L'uso diffuso del rame nell'industria chimica è dovuto alla sua resistenza a molti agenti organici aggressivi:

• nitrati e solfuri;
• resine fenoliche;
• acido acetico, lattico, citrico e ossalico;
• idrossidi di potassio e sodio;
• soluzioni deboli di acido solforico e cloridrico.

D' altra parte, c'è una forte distruzione del rame in:

• soluzioni acide di sali di cromo;
• acidi minerali - perclorico e nitrico e la corrosione aumenta con l'aumentare della concentrazione.
• acido solforico concentrato, che aumenta con l'aumentare della temperatura;
• idrossido di ammonio;
• sali ossidanti.

Metodi di conservazione dei metalli

Praticamente tutti i metalli in un mezzo gassoso o liquido subiscono la distruzione della superficie. Il modo principale per proteggere il rame dalla corrosione è applicare uno strato protettivo sulla superficie dei prodotti, composto da:

• Metallo: uno strato di metallo viene applicato sulla superficie in rame del prodotto, che è più resistente alla corrosione. Ad esempio, vengono utilizzati ottone, zinco, cromo e nichel. In questo caso, si verificherà il contatto con l'ambiente e l'ossidazione con il metallo utilizzato per il rivestimento. Se lo strato protettivo è parzialmente danneggiato, il metallo di base, il rame, viene distrutto.
• Le sostanze non metalliche sono rivestimenti inorganici costituiti da massa vetrosa, m alta cementizia o pitture organiche, vernici, bitume.
• Chimicafilm: la protezione è formata da un metodo chimico, creando composti sulla superficie del metallo che proteggono in modo affidabile il rame dalla corrosione. Per fare ciò vengono utilizzati film di ossido, fosfato o la superficie delle leghe viene saturata con azoto, sostanze organiche o trattata con carbonio, i cui composti lo preservano in modo affidabile.

Inoltre, nella composizione delle leghe di rame viene introdotto un componente legante, che ne es alta le proprietà anticorrosive, oppure viene modificata la composizione dell'ambiente, rimuovendone le impurità e introducendo inibitori che rallentano la reazione.

Conclusione

Il rame non è un elemento chimicamente attivo, per questo motivo la sua distruzione è molto lenta in quasi tutti gli ambienti. Pertanto, è ampiamente utilizzato in molti settori dell'economia nazionale. Ad esempio, il metallo è molto stabile in acqua dolce e marina pulita. Ma quando il contenuto di ossigeno aumenta o il flusso d'acqua accelera, la resistenza alla corrosione diminuisce.