Korosi tembaga dan paduannya: penyebab dan solusi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Tembaga dan paduan tembaga memiliki konduktivitas listrik dan termal yang tinggi, dapat dikerjakan dengan mesin, memiliki ketahanan korosi yang baik, sehingga secara aktif digunakan di banyak industri. Tetapi ketika memasuki lingkungan tertentu, korosi tembaga dan paduannya masih memanifestasikan dirinya. Apa itu dan bagaimana melindungi produk dari kerusakan, akan kami bahas di artikel ini.

Apa itu korosi

Ini adalah penghancuran logam akibat paparan lingkungan. Di negara-negara dengan industri yang berkembang dengan baik, kerusakan akibat korosi adalah 4-5% dari pendapatan nasional. Tidak hanya logam yang memburuk, tetapi juga mekanisme dan suku cadang yang dibuat darinya, yang menyebabkan biaya yang sangat tinggi. Pipa yang terkorosi sering membocorkan bahan kimia berbahaya, yang mengakibatkan polusi tanah, air, dan udara. Semua ini berdampak buruk bagi kesehatan manusia. Korosi tembaga adalah penghancuran spontannya di bawah pengaruh elemen individu dari lingkungan manusia. Penyebab kerusakan pada logam adalah ketidakstabilanuntuk zat individu di udara. Semakin tinggi suhu, semakin tinggi laju korosi.

Properti tembaga

Tembaga adalah logam pertama yang mulai digunakan manusia. Warnanya emas, dan di udara ditutupi dengan film oksida dan memperoleh warna merah-kuning, yang membedakannya dari logam lain yang memiliki warna abu-abu. Ini sangat plastis, memiliki konduktivitas termal yang tinggi, dianggap sebagai konduktor yang sangat baik, kedua setelah perak. Dalam asam klorida lemah, air tawar dan air laut, korosi tembaga dapat diabaikan.

Di udara terbuka, logam teroksidasi dengan pembentukan lapisan oksida yang melindungi logam. Seiring waktu, itu menjadi gelap dan menjadi coklat. Lapisan yang menutupi tembaga disebut patina. Warnanya berubah dari kecoklatan menjadi hijau dan bahkan hitam.

Korosi elektrokimia

Ini adalah jenis penghancuran produk logam yang paling umum. Korosi elektrokimia menghancurkan bagian-bagian mesin, berbagai struktur yang terletak di tanah, air, atmosfer, cairan pelumas dan pendingin. Ini adalah kerusakan pada permukaan logam di bawah pengaruh arus listrik, ketika, selama reaksi kimia, elektron dilepaskan dan ditransfer dari katoda ke anoda. Ini difasilitasi oleh struktur kimia logam yang heterogen. Ketika tembaga bersentuhan dengan besi, sel galvanik muncul di elektrolit, di mana besi menjadi anoda, dan tembaga menjadi katoda, karena besi dalam rangkaian tegangan menurut tabel periodik berada di sebelah kiri tembaga dan lebih aktif.

Pada pasangan besi dengan tembaga, korosi besi terjadi lebih cepat daripada tembaga. Ini karena ketika besi dihancurkan, elektron darinya berpindah ke tembaga, yang tetap terlindungi sampai seluruh lapisan besi hancur total. Properti ini sering digunakan untuk melindungi bagian dan mekanisme.

Pengaruh kotoran pada kerusakan logam

Sudah diketahui bahwa logam murni praktis tidak menimbulkan korosi. Namun dalam praktiknya, semua bahan mengandung sejumlah pengotor. Bagaimana pengaruhnya terhadap keamanan selama pengoperasian produk? Asumsikan bahwa ada bagian yang terbuat dari dua logam. Pertimbangkan bagaimana korosi tembaga dengan aluminium terjadi. Saat terkena udara, permukaannya ditutupi lapisan tipis air. Perlu dicatat bahwa air terurai menjadi ion hidrogen dan ion hidroksida, dan karbon dioksida yang dilarutkan dalam air membentuk asam karbonat. Ternyata tembaga dan aluminium, direndam dalam larutan, membuat sel galvanik. Selain itu, aluminium adalah anoda, tembaga adalah katoda (aluminium berada di sebelah kiri tembaga dalam rangkaian tegangan).

Ion aluminium memasuki larutan, dan kelebihan elektron berpindah ke tembaga, melepaskan ion hidrogen di dekat permukaannya. Ion aluminium dan nada hidroksida bergabung dan mengendap di permukaan aluminium sebagai zat putih, menyebabkan korosi.

Korosi tembaga di lingkungan asam

Tembaga menunjukkan ketahanan yang baik terhadap korosi di semua kondisi karena jarang menggantikan hidrogen karena berada dalam rangkaian tegangan elektrokimiaberdiri di dekat logam mulia. Meluasnya penggunaan tembaga dalam industri kimia karena ketahanannya terhadap banyak media organik yang agresif:

• nitrat dan sulfida;
• resin fenolik;
• asam asetat, laktat, sitrat dan oksalat;
• kalium dan natrium hidroksida;
• larutan lemah asam sulfat dan asam klorida.

Di sisi lain, ada penghancuran tembaga yang kuat di:

• larutan asam dari garam kromium;
• asam mineral - perklorat dan nitrat, dan korosi meningkat dengan meningkatnya konsentrasi.
• asam sulfat pekat, meningkat dengan meningkatnya suhu;
• amonium hidroksida;
• garam pengoksidasi.

Metode Pengawetan Logam

Hampir semua logam dalam medium gas atau cair mengalami kerusakan permukaan. Cara utama untuk melindungi tembaga dari korosi adalah dengan menerapkan lapisan pelindung pada permukaan produk, yang terdiri dari:

• Logam - lapisan logam diterapkan pada permukaan tembaga produk, yang lebih tahan terhadap korosi. Misalnya, kuningan, seng, kromium dan nikel digunakan sebagai bahannya. Dalam hal ini, kontak dengan lingkungan dan oksidasi akan terjadi dengan logam yang digunakan untuk pelapis. Jika lapisan pelindung rusak sebagian, maka logam dasar, tembaga, hancur.
• Bahan non-logam adalah pelapis anorganik yang terdiri dari massa vitreous, mortar semen, atau organik - cat, pernis, bitumen.
• Kimiafilm - perlindungan dibentuk dengan metode kimia, menciptakan senyawa pada permukaan logam yang secara andal melindungi tembaga dari korosi. Untuk melakukan ini, film oksida, fosfat digunakan atau permukaan paduan dijenuhkan dengan nitrogen, zat organik, atau diperlakukan dengan karbon, senyawa yang melestarikannya dengan andal.

Selain itu, komponen paduan dimasukkan ke dalam komposisi paduan tembaga, yang meningkatkan sifat anti-korosi, atau komposisi lingkungan diubah, menghilangkan kotoran darinya dan memasukkan inhibitor yang memperlambat reaksi.

Kesimpulan

Tembaga bukanlah unsur yang aktif secara kimia, karena itu, penghancurannya sangat lambat di hampir semua lingkungan. Oleh karena itu, banyak digunakan di banyak sektor ekonomi nasional. Misalnya, logam sangat stabil di air tawar dan air laut yang bersih. Tetapi ketika kandungan oksigen meningkat atau aliran air semakin cepat, ketahanan korosi akan menurun.