خوردگی مس و آلیاژهای آن: علل و راه حل ها

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

مس و آلیاژهای مس دارای رسانایی الکتریکی و حرارتی بالایی هستند، قابل ماشینکاری هستند، مقاومت در برابر خوردگی خوبی دارند، بنابراین به طور فعال در بسیاری از صنایع استفاده می شوند. اما وقتی وارد محیط خاصی می شود، خوردگی مس و آلیاژهای آن همچنان خود را نشان می دهد. چیست و چگونه از محصولات در برابر آسیب محافظت کنیم، در این مقاله به آن خواهیم پرداخت.

خوردگی چیست

این تخریب فلزات در نتیجه قرار گرفتن در معرض محیط است. در کشورهای با صنعت توسعه یافته، خسارت ناشی از خوردگی 4 تا 5 درصد درآمد ملی است. نه تنها فلزات خراب می شوند، بلکه مکانیسم ها و قطعات ساخته شده از آنها نیز خراب می شوند که منجر به هزینه های بسیار بالایی می شود. خطوط لوله خورده اغلب مواد شیمیایی مضر را نشت می کنند که در نتیجه باعث آلودگی خاک، آب و هوا می شود. همه اینها بر سلامت افراد تأثیر منفی می گذارد. خوردگی مس، تخریب خود به خودی آن تحت تأثیر عناصر فردی محیط انسانی است. علت آسیب به فلز ناپایداری استآن را به مواد فردی در هوا. هر چه دما بالاتر باشد، نرخ خوردگی بیشتر است.

خواص مس

مس اولین فلزی است که بشر شروع به استفاده از آن کرد. رنگ آن طلایی است و در هوا با یک لایه اکسید پوشیده می شود و رنگ قرمز مایل به زرد به دست می آورد که آن را از سایر فلزات که رنگ خاکستری دارند متمایز می کند. این بسیار پلاستیکی است، دارای رسانایی حرارتی بالایی است، رسانایی عالی در نظر گرفته می شود، پس از نقره. در اسید هیدروکلریک ضعیف، آب شیرین و آب دریا، خوردگی مس ناچیز است.

در هوای آزاد، فلز با تشکیل یک لایه اکسید که از فلز محافظت می کند اکسید می شود. با گذشت زمان تیره شده و قهوه ای می شود. لایه ای که مس را می پوشاند پتینه نام دارد. رنگ آن از قهوه ای به سبز و حتی سیاه تغییر می کند.

خوردگی الکتروشیمیایی

این رایج ترین نوع تخریب محصولات فلزی است. خوردگی الکتروشیمیایی قطعات ماشین آلات، ساختارهای مختلف واقع در زمین، آب، جو، مایعات روان کننده و خنک کننده را از بین می برد. این آسیب به سطح فلزات تحت تأثیر جریان الکتریکی است، زمانی که در طی یک واکنش شیمیایی، الکترون ها آزاد شده و از کاتدها به آندها منتقل می شوند. این امر با ساختار شیمیایی ناهمگن فلزات تسهیل می شود. هنگامی که مس با آهن تماس می گیرد، یک سلول گالوانیکی در الکترولیت ظاهر می شود که در آن آهن تبدیل به آند می شود و مس به کاتد تبدیل می شود، زیرا آهن در سری ولتاژهای جدول تناوبی در سمت چپ مس قرار دارد و فعال تر است.

در یک جفت آهن با مس، خوردگی آهن سریعتر از مس اتفاق می افتد. این به این دلیل است که وقتی آهن از بین می‌رود، الکترون‌های آن به مس منتقل می‌شوند که تا زمانی که کل لایه آهن کاملاً از بین برود، محافظت می‌شود. این ویژگی اغلب برای محافظت از قطعات و مکانیسم ها استفاده می شود.

تاثیر ناخالصی ها بر زوال فلزات

مشخص است که فلزات خالص عملاً خورده نمی شوند. اما در عمل، همه مواد حاوی مقداری ناخالصی هستند. آنها چگونه بر ایمنی در حین کارکرد محصولات تأثیر می گذارند؟ فرض کنید قسمتی از دو فلز ساخته شده است. چگونگی خوردگی مس با آلومینیوم را در نظر بگیرید. هنگامی که در معرض هوا قرار می گیرد، سطح آن با یک لایه نازک آب پوشیده می شود. لازم به ذکر است که آب به یون هیدروژن و یون هیدروکسید تجزیه می شود و دی اکسید کربن محلول در آب تشکیل اسید کربنیک می دهد. به نظر می رسد که مس و آلومینیوم، غوطه ور در یک محلول، یک سلول گالوانیکی ایجاد می کنند. علاوه بر این، آلومینیوم آند است، مس کاتد است (آلومینیوم در سمت چپ مس در سری ولتاژ قرار دارد).

یون های آلومینیوم وارد محلول می شوند و الکترون های اضافی به مس منتقل می شوند و یون های هیدروژن را در نزدیکی سطح آن تخلیه می کنند. یون‌های آلومینیوم و رنگ‌های هیدروکسید با هم ترکیب می‌شوند و به صورت یک ماده سفید روی سطح آلومینیوم رسوب می‌کنند و باعث خوردگی می‌شوند.

خوردگی مس در محیط های اسیدی

مس در همه شرایط مقاومت خوبی در برابر خوردگی نشان می دهد زیرا به ندرت هیدروژن را جایگزین می کند زیرا در سری ولتاژ الکتروشیمیایی قرار دارد.در نزدیکی فلزات گرانبها قرار دارد. استفاده گسترده از مس در صنایع شیمیایی به دلیل مقاومت آن در برابر بسیاری از مواد آلی تهاجمی است:

• نیترات و سولفید;
• رزین های فنولیک؛
• اسید استیک، لاکتیک، سیتریک و اگزالیک؛
• هیدروکسیدهای پتاسیم و سدیم؛
• محلولهای ضعیف اسید سولفوریک و هیدروکلریک.

از سوی دیگر، تخریب شدید مس در: وجود دارد

• محلول های اسیدی نمک های کروم؛
• اسیدهای معدنی - پرکلریک و نیتریک و با افزایش غلظت خوردگی افزایش می یابد.
• سولفوریک اسید غلیظ با افزایش دما افزایش می یابد؛
• هیدروکسید آمونیوم؛
• نمک های اکسید کننده.

روشهای نگهداری فلز

عملاً تمام فلزات در یک محیط گازی یا مایع تحت تخریب سطحی قرار می گیرند. راه اصلی محافظت از مس در برابر خوردگی، اعمال یک لایه محافظ بر روی سطح محصولات است که شامل موارد زیر است:

• فلز - یک لایه فلز روی سطح مسی محصول اعمال می شود که در برابر خوردگی مقاومت بیشتری دارد. به عنوان مثال از برنج، روی، کروم و نیکل به عنوان آن استفاده می شود. در این صورت تماس با محیط و اکسیداسیون با فلز مورد استفاده برای پوشش اتفاق می افتد. اگر لایه محافظ تا حدی آسیب دیده باشد، فلز پایه، مس، از بین می رود.
• مواد غیرفلزی پوشش‌های غیرآلی متشکل از جرم زجاجیه، ملات سیمان یا آلی - رنگ‌ها، لاک‌ها، قیر هستند.
• شیمیاییفیلم ها - حفاظت با یک روش شیمیایی تشکیل می شود و ترکیباتی را روی سطح فلز ایجاد می کند که به طور قابل اعتماد مس را از خوردگی محافظت می کند. برای این کار از فیلم های اکسید، فسفات استفاده می شود یا سطح آلیاژها با نیتروژن، مواد آلی اشباع می شود یا با کربن تصفیه می شود که ترکیبات آن به طور قابل اعتماد آن را حفظ می کند.

علاوه بر این، یک جزء آلیاژی به ترکیب آلیاژهای مس وارد می شود که خاصیت ضد خوردگی را افزایش می دهد یا ترکیب محیط تغییر می کند و ناخالصی ها را از آن خارج می کند و بازدارنده هایی را معرفی می کند که واکنش را کاهش می دهد.

نتیجه گیری

مس یک عنصر شیمیایی فعال نیست، به همین دلیل، تخریب آن تقریباً در هر محیطی بسیار کند است. بنابراین، در بسیاری از بخش‌های اقتصاد ملی به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان مثال، فلز در آب تمیز و شیرین و دریا بسیار پایدار است. اما با افزایش محتوای اکسیژن یا افزایش سرعت جریان آب، مقاومت در برابر خوردگی کاهش می‌یابد.