Vario ir jo lydinių korozija: priežastys ir sprendimai

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Varis ir vario lydiniai pasižymi dideliu elektros ir šilumos laidumu, gali būti apdirbami, turi gerą atsparumą korozijai, todėl yra aktyviai naudojami daugelyje pramonės šakų. Tačiau patekus į tam tikrą aplinką vario ir jo lydinių korozija vis tiek pasireiškia. Kas tai yra ir kaip apsaugoti gaminius nuo pažeidimų, mes apsvarstysime šiame straipsnyje.

Kas yra korozija

Tai metalų sunaikinimas dėl aplinkos poveikio. Šalyse, kuriose pramonė gerai išvystyta, korozijos žala siekia 4–5% nacionalinių pajamų. Gėda ne tik metalai, bet ir iš jų pagaminti mechanizmai bei detalės, o tai lemia labai dideles išlaidas. Iš korozijos pažeistų vamzdynų dažnai nuteka kenksmingos cheminės medžiagos, todėl teršiama dirva, vanduo ir oras. Visa tai neigiamai veikia žmonių sveikatą. Vario korozija yra spontaniškas jo sunaikinimas veikiant atskiriems žmogaus aplinkos elementams. Metalo pažeidimo priežastis yra nestabilumastai atskiroms ore esančioms medžiagoms. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo didesnis korozijos greitis.

Vario savybės

Varis yra pirmasis metalas, kurį pradėjo naudoti žmogus. Jis yra auksinės spalvos, o ore pasidengia oksido plėvele ir įgauna raudonai geltoną spalvą, kuri išskiria jį iš kitų metalų, turinčių pilką atspalvį. Jis yra labai plastiškas, turi didelį šilumos laidumą, yra laikomas puikiu laidininku, antrasis po sidabro. Silpnoje druskos rūgštyje, gėlame ir jūros vandenyje vario korozija yra nereikšminga.

Atvirame ore metalas oksiduojasi, susidarant oksido plėvelei, kuri apsaugo metalą. Laikui bėgant jis tamsėja ir tampa rudas. Varį dengiantis sluoksnis vadinamas patina. Jis keičia spalvą iš rusvos į žalią ir net juodą.

Elektrocheminė korozija

Tai yra labiausiai paplitęs metalo gaminių naikinimo būdas. Dėl elektrocheminės korozijos sunaikinamos mašinų dalys, įvairios grunte esančios konstrukcijos, vanduo, atmosfera, tepimo ir aušinimo skysčiai. Tai metalų paviršiaus pažeidimas veikiant elektros srovei, kai vykstant cheminei reakcijai elektronai išsiskiria ir perkeliami iš katodų į anodus. Tai palengvina nevienalytė metalų cheminė struktūra. Variui susilietus su geležimi, elektrolite atsiranda galvaninis elementas, kuriame geležis tampa anodu, o varis – katodu, nes geležis įtampų eilėje pagal periodinę lentelę yra kairėje nuo vario ir yra aktyvesnė.

Geležies poroje su variu geležies korozija vyksta greičiau nei vario. Taip yra todėl, kad sunaikinus geležį, elektronai iš jos pereina į varį, kuris išlieka apsaugotas tol, kol visiškai sunaikinamas visas geležies sluoksnis. Ši savybė dažnai naudojama detalėms ir mechanizmams apsaugoti.

Priemaišų poveikis metalų gedimui

Žinoma, kad gryni metalai praktiškai nerūdija. Tačiau praktiškai visose medžiagose yra tam tikras kiekis priemaišų. Kaip jie veikia saugą gaminių eksploatavimo metu? Tarkime, kad yra dalis, pagaminta iš dviejų metalų. Apsvarstykite, kaip vyksta vario korozija su aliuminiu. Veikiamas oro, jo paviršius pasidengia plona vandens plėvele. Pažymėtina, kad vanduo skyla į vandenilio jonus ir hidroksido jonus, o vandenyje ištirpęs anglies dioksidas sudaro anglies rūgštį. Pasirodo, varis ir aliuminis, panardinti į tirpalą, sukuria galvaninį elementą. Be to, aliuminis yra anodas, varis yra katodas (aliuminis yra kairėje nuo vario įtampos serijoje).

Aliuminio jonai patenka į tirpalą, o elektronų perteklius pereina į varį, išleidžiant vandenilio jonus šalia jo paviršiaus. Aliuminio jonai ir hidroksido tonai susijungia ir nusėda ant aliuminio paviršiaus kaip b alta medžiaga, sukeldami koroziją.

Vario korozija rūgščioje aplinkoje

Varis pasižymi geru atsparumu korozijai bet kokiomis sąlygomis, nes retai išstumia vandenilį, nes yra elektrocheminės įtampos serijojestovi šalia tauriųjų metalų. Plačiai paplitęs varis chemijos pramonėje dėl jo atsparumo daugeliui agresyvių organinių medžiagų:

• nitratai ir sulfidai;
• fenolinės dervos;
• acto, pieno, citrinos ir oksalo rūgštis;
• kalio ir natrio hidroksidai;
• silpni sieros ir druskos rūgšties tirpalai.

Kita vertus, stipriai sunaikinamas varis:

• rūgštiniai chromo druskų tirpalai;
• mineralinės rūgštys – perchloras ir azoto, o korozija didėja didėjant koncentracijai.
• koncentruota sieros rūgštis, kurios kiekis didėja didėjant temperatūrai;
• amonio hidroksidas;
• oksiduojančios druskos.

Metalo konservavimo metodai

Praktiškai visi dujinėje arba skystoje terpėje esantys metalai sunaikinami paviršiuje. Pagrindinis būdas apsaugoti varį nuo korozijos yra padengti gaminių paviršių apsauginiu sluoksniu, kurį sudaro:

• Metalas – ant gaminio vario paviršiaus padengiamas metalo sluoksnis, kuris yra atsparesnis korozijai. Pavyzdžiui, kaip jis naudojamas žalvaris, cinkas, chromas ir nikelis. Tokiu atveju dangai naudojamo metalo kontaktas su aplinka ir oksidacija. Jei apsauginis sluoksnis yra iš dalies pažeistas, sunaikinamas netaurusis metalas varis.
• Nemetalinės medžiagos – tai neorganinės dangos, sudarytos iš stiklinės masės, cemento skiedinio arba organinių – dažų, lakų, bitumo.
• Cheminėplėvelės – apsauga formuojama cheminiu būdu, ant metalo paviršiaus sukuriant junginius, kurie patikimai apsaugo varį nuo korozijos. Tam naudojamos oksidinės, fosfatinės plėvelės arba lydinių paviršius prisotinamas azotu, organinėmis medžiagomis arba apdorojamas anglimi, kurios junginiai jį patikimai išsaugo.

Be to, į vario lydinių sudėtį įvedamas legiravimo komponentas, kuris sustiprina antikorozines savybes arba pakeičiama aplinkos sudėtis, pašalinant iš jos nešvarumus ir įvedant inhibitorius, lėtinančius reakciją.

Išvada

Varis nėra chemiškai aktyvus elementas, todėl jo sunaikinimas vyksta labai lėtai beveik bet kurioje aplinkoje. Todėl jis plačiai naudojamas daugelyje šalies ekonomikos sektorių. Pavyzdžiui, metalas yra labai stabilus švariame gėlame ir jūros vandenyje. Tačiau padidėjus deguonies kiekiui arba greitėjant vandens tekėjimui atsparumas korozijai mažėja.