Vara un tā sakausējumu korozija: cēloņi un risinājumi

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Varam un vara sakausējumiem ir augsta elektriskā un siltumvadītspēja, tie ir mehāniski apstrādāti, tiem ir laba izturība pret koroziju, tāpēc tos aktīvi izmanto daudzās nozarēs. Bet, kad tas nonāk noteiktā vidē, vara un tā sakausējumu korozija joprojām izpaužas. Kas tas ir un kā aizsargāt produktus no bojājumiem, mēs apsvērsim šajā rakstā.

Kas ir korozija

Tā ir metālu iznīcināšana apkārtējās vides iedarbības rezultātā. Valstīs ar labi attīstītu rūpniecību korozijas radītie zaudējumi ir 4–5% no nacionālā ienākuma. Bojājas ne tikai metāli, bet arī no tiem izgatavotie mehānismi un detaļas, kas rada ļoti lielas izmaksas. Korozijušos cauruļvados bieži izplūst kaitīgas ķīmiskas vielas, kā rezultātā tiek piesārņota augsne, ūdens un gaiss. Tas viss negatīvi ietekmē cilvēku veselību. Vara korozija ir tā spontāna iznīcināšana atsevišķu cilvēka vides elementu ietekmē. Metāla bojājumu cēlonis ir nestabilitāteto atsevišķām vielām gaisā. Jo augstāka temperatūra, jo lielāks korozijas ātrums.

Vara īpašības

Varš ir pats pirmais metāls, ko cilvēki sāka izmantot. Tas ir zeltainā krāsā, un gaisā tas pārklājas ar oksīda plēvi un iegūst sarkandzeltenu krāsu, kas to atšķir no citiem metāliem, kuriem ir pelēka nokrāsa. Tas ir ļoti plastmasas, ar augstu siltumvadītspēju, tiek uzskatīts par izcilu vadītāju, otrajā vietā pēc sudraba. Vājā sālsskābē, saldūdenī un jūras ūdenī vara korozija ir niecīga.

Brīvdabā metāls oksidējas, veidojoties oksīda plēvei, kas aizsargā metālu. Laika gaitā tas kļūst tumšāks un kļūst brūns. Slāni, kas pārklāj varu, sauc par patinu. Tas maina savu krāsu no brūnganas uz zaļu un pat melnu.

Elektroķīmiskā korozija

Šis ir visizplatītākais metāla izstrādājumu iznīcināšanas veids. Elektroķīmiskā korozija iznīcina mašīnu daļas, dažādas zemē esošās konstrukcijas, ūdeni, atmosfēru, eļļošanas un dzesēšanas šķidrumus. Tas ir metālu virsmas bojājums elektriskās strāvas ietekmē, kad ķīmiskās reakcijas laikā elektroni tiek atbrīvoti un pārnesti no katodiem uz anodiem. To veicina metālu neviendabīgā ķīmiskā struktūra. Varam saskaroties ar dzelzi, elektrolītā parādās galvaniskā šūna, kur dzelzs kļūst par anodu, bet varš par katodu, jo dzelzs spriegumu virknē saskaņā ar periodisko tabulu atrodas pa kreisi no vara un ir aktīvāka.

Dzelzs pārī ar varu dzelzs korozija notiek ātrāk nekā varš. Tas ir tāpēc, ka, iznīcinot dzelzi, elektroni no tā pāriet uz varu, kas paliek aizsargāts, līdz tiek pilnībā iznīcināts viss dzelzs slānis. Šo īpašumu bieži izmanto, lai aizsargātu daļas un mehānismus.

Piemaisījumu ietekme uz metālu bojāšanos

Ir zināms, ka tīrie metāli praktiski nerūsē. Bet praksē visi materiāli satur zināmu daudzumu piemaisījumu. Kā tie ietekmē drošību izstrādājumu darbības laikā? Pieņemsim, ka ir daļa, kas izgatavota no diviem metāliem. Apsveriet, kā notiek vara korozija ar alumīniju. Saskaroties ar gaisu, tā virsma ir pārklāta ar plānu ūdens kārtiņu. Jāņem vērā, ka ūdens sadalās ūdeņraža jonos un hidroksīda jonos, un ūdenī izšķīdinātais oglekļa dioksīds veido ogļskābi. Izrādās, ka varš un alumīnijs, iegremdēti šķīdumā, rada galvanisko elementu. Turklāt alumīnijs ir anods, varš ir katods (alumīnijs atrodas pa kreisi no vara sprieguma sērijā).

Alumīnija joni nonāk šķīdumā, un liekie elektroni pāriet uz varu, izlādējot ūdeņraža jonus tā virsmas tuvumā. Alumīnija joni un hidroksīda toņi apvienojas un nogulsnējas uz alumīnija virsmas kā b alta viela, izraisot koroziju.

Vara korozija skābā vidē

Varam ir laba izturība pret koroziju visos apstākļos, jo tas reti izspiež ūdeņradi, jo ir elektroķīmiskā sprieguma sērijāstāv dārgmetālu tuvumā. Vara plašā izmantošana ķīmiskajā rūpniecībā ir saistīta ar tā izturību pret daudzām agresīvām organiskām vidēm:

• nitrāti un sulfīdi;
• fenola sveķi;
• etiķskābe, pienskābe, citronskābe un skābeņskābe;
• kālija un nātrija hidroksīdi;
• vāji sērskābes un sālsskābes šķīdumi.

No otras puses, vara tiek spēcīgi iznīcināta:

• hroma sāļu skābie šķīdumi;
• minerālskābes - perhlorskābe un slāpekļskābe, un, palielinoties koncentrācijai, palielinās korozija.
• koncentrēta sērskābe, kas palielinās, palielinoties temperatūrai;
• amonija hidroksīds;
• oksidējošie sāļi.

Metāla konservēšanas metodes

Praktiski visi metāli gāzveida vai šķidrā vidē tiek iznīcināti virspusē. Galvenais veids, kā aizsargāt varu no korozijas, ir uz izstrādājumu virsmas uzklāt aizsargkārtu, kas sastāv no:

• Metāls - uz izstrādājuma vara virsmas tiek uzklāts metāla slānis, kas ir izturīgāks pret koroziju. Piemēram, kā tas tiek izmantots misiņš, cinks, hroms un niķelis. Šajā gadījumā pārklājumam izmantotajam metālam notiks saskare ar vidi un oksidēšanās. Ja aizsargslānis ir daļēji bojāts, tad parastais metāls, varš, tiek iznīcināts.
• Nemetāliskas vielas ir neorganiski pārklājumi, kas sastāv no stiklveida masas, cementa javas vai organiskām krāsām, lakām, bitumena.
• Ķīmiskāplēves - aizsardzība tiek veidota ar ķīmisku metodi, veidojot savienojumus uz metāla virsmas, kas droši aizsargā varu no korozijas. Lai to izdarītu, tiek izmantotas oksīda, fosfāta plēves vai sakausējumu virsma tiek piesātināta ar slāpekli, organiskām vielām vai apstrādāta ar oglekli, kuras savienojumi to droši saglabā.

Turklāt vara sakausējumu sastāvā tiek ievadīts leģējošais komponents, kas uzlabo pretkorozijas īpašības, vai arī tiek mainīts vides sastāvs, no tā noņemot piemaisījumus un ieviešot inhibitorus, kas palēnina reakciju.

Secinājums

Varš nav ķīmiski aktīvs elements, tādēļ tā iznīcināšana notiek ļoti lēni gandrīz jebkurā vidē. Tāpēc to plaši izmanto daudzās tautsaimniecības nozarēs. Piemēram, metāls ir ļoti stabils tīrā saldūdenī un jūras ūdenī. Bet, palielinoties skābekļa saturam vai palielinoties ūdens plūsmai, izturība pret koroziju samazinās.