Korozja miedzi

Witam.

Miedź stosowana jest głównie w elektrotechnice i elektronice, natomiast stopy miedzi są
materiałami typowo konstrukcyjnymi.
Miedź jest metalem o sieci A1 (rsc), o temperaturze topnienia 1083 C, gęstości nieco wyż-
szej niż żelazo (8,9 g/cm3) i bardzo dobrej przewodności elektrycznej. Jest materiałem plastycznym,
o niskich właściwościach wytrzymałościowych, podatnym na przeróbkę plastyczną na gorąco
i zimno, umacniającym się przez zgniot.
Miedź ze względu na właściwości elektrochemiczne należy do metali półszlachetnych.
Wykazuje wysoką odporność na korozję w szeregu środowisk, ze względu na wystarczająco
dobrą stabilność termodynamiczną (a nie dzięki pasywacji).

Stopy miedzi ze względu na skład chemiczny dzieli się na: mosiądze, czyli stopy z cynkiem,
brązy czyli stopy z cyną lub innymi metalami, miedzionikle czyli stopy z niklem.
Właściwości stopów miedzi, w tym odporność na korozję zależą od składu chemicznego i
struktury stopów. Podstawowym pierwiastkiem decydującym o ich dobrej odporności na korozję
jest miedź, przenosząca swoją wysoką stabilność termodynamiczną na stopy.

W miedzianych instalacjach wodnych wykonanych nieprawidłowo, w sprzyjających warunkach może dochodzić do korozji:

• ogólnej,
• naprężeniowej,
• wżerowej,
• erozyjnej,
• selektywnej.

Korozja ogólna

Duży wpływ na zawartość miedzi w wodzie ma korozja ogólna – równomierna na całej powierzchni wewnętrznej rur. Jej intensywność zależy przede wszystkim od jakości wody i sprzyja jej:

• niska wartość pH (stopień kwasowości lub zasadowości) wody poniżej 6,5,
• obecność jonów siarczanowych, chlorkowych, azotanowych,
• duża zawartość dwutlenku węgla,
• pozbawienie wody związków organicznych, które są inhibitorami korozji miedzi (np. w procesach uzdatniania wody).

Efektem korozji równomiernej mogą być niebiesko-zielone zabarwienia na ceramice sanitarnej, nieznaczne podwyższenie jonów miedzi w wodzie. Składnikami wód, które działają ochronnie w stosunku do metalu są: jony wapniowe, magnezowe, wodorowęglanowe. Mechanizm ich działania polega na wytworzeniu na powierzchni metalu warstewek węglanu wapniowego bądź magnezowego, tzw. kamienia węglanowego.

Miedź ulega korozji w następujących środowiskach:

• kwasów utleniających (np. azotowego, gorącego siarkowego),
• roztworów amoniaku i związków amonowych,
• kwasu siarkowodorowego w wodach zawierających siarczki,
• w wodach napowietrzonych o dużej zawartości kwasu węglowego.

Korozja naprężeniowa – Korozja naprężeniowa dotyczy – mosiądzów, zachodzi pod wpływem środowiska zawierającego amoniak, gdy w stopie występują naprężenia własne lub spowodowane obciążeniem w konstrukcji.
Ponieważ pękanie naprężeniowe obserwuje się po upływie pewnego czasu, nosi ono nazwę
pękania sezonowego. Skłonność do korozji naprężeniowej wzrasta ze wzrostem zawartości
cynku w mosiądzu a pękanie zachodzi przede wszystkim międzykrystalicznie. Pękaniu korozyjnemu
zapobiega się przez wyżarzanie odprężające w temperaturze 250st. 300st.C lub przez
obróbkę powierzchniową wprowadzającą naprężenia ściskające w warstwie wierzchniej, np.
przez kulowanie.

Korozja wżerowa – to lokalne ubytki metalu w miejscach osłabienia warstewki tlenkowej prowadzące do perforacji ścianki przewodu. Powstawanie wżerów związane jest z czynnikami, które utrudniajątworzenie się prawidłowej warstewki tlenkowej na wewnętrznej powierzchni rur lub powodująjej lokalne uszkodzenia. Do czynników tych należą:

• warstewki węgla tworzące się w procesie wytwarzania rur, powstałe np. podczas wyżarzania, spalanie smarów lub podczas lutowania (wysoka temperatura),
• cząstki stałe i osady na wewnętrznych powierzchniach rur. Zapobiega się temu poprzez płukanie instalacji filtrowaną wodą wodociągową przed rozpoczęciem jej eksploatacji, a także zamontowanie filtra na dopływie wody wodociągowej,
• wycieki topnika do lutowania miękkiego na wewnętrznej powierzchni rury, szczególnie gdy topnik zawiera niebezpieczne korozyjnie jony chlorkowe.

Korozja erozyjna -jest to niszczenie metalu powodowane jednoczesnym działaniem korozji i burzliwego strumienia wody, który lokalnie powoduje niszczenie warstewki tlenkowej. Burzliwy przepływ wody jest wynikiem nie tylko przekraczania dopuszczalnych prędkości określonych dla przewodów miedzianych, lecz także wszelkich zakłóceń przepływu, gdzie prędkość zwiększa się lokalnie i powstają zawirowania. Warunki takie powstają w strefie zmian przekroju poprzecznego rury, wokół nadlewów lutowniczych, a nawet w miejscach zmian kierunku przepływu wody (kolanka, łuki).

Korozja selektywna – Korozja selektywna polega na roztwarzaniu się składnika mniej szlachetnego w stopiedwuskładnikowym lub wieloskładnikowym na skutek tworzenia się lokalnych mikroogniw galwanicznych w obszarach o mikrosegregacji składu. W stopach dwufazowych rozpuszczaniu ulega faza o niższym potencjale galwanicznym (anoda). Korozję selektywną obserwuje się tylko
w tych stopach, w których strukturze występuje roztwór stały. Typowym przykładem stopów
jednofazowych podatnych na korozję selektywną są mosiądze o strukturze o zawartości
do 39% Zn), w których rozpuszczaniu selektywnemu ulega cynk (tzw. odcynkowanie mosią-
dzów)

Na tego typu elementy należy stosować mosiądze odporne na odcynkowanie. Odcynkowaniu sprzyja wysoka zawartość jonów chlorkowych w wodzie, a także wszelkiego rodzaju osady tworzące się na powierzchniach wewnętrznych. W wyniku bezpośredniego łączenia miedzi ze stalą, stalą ocynkowaną czy aluminium tworzą się ogniwa elektrochemiczne, powodujące intensywne rozpuszczanie się materiału bardziej elektroujemnego (żelaza, cynku, aluminium). Aby przeciwdziałać temu zjawisku należy oddzielać je od miedzi przekładką izolacyjną.

Miedź stymuluje korozję aluminium, stali, stali ocynkowanej również wtedy, gdy będąc w jednym obiegu wodnym nie jest bezpośrednio z nimi połączona. Oddziaływanie to polega na osadzaniu się na powierzchni stali (stali ocynkowanej, aluminium) jonów Cu^, które przedostają się do wody w wyniku korozji równomiernej powierzchni miedzianych. Jony te osadzając się w miejscach zapoczątkowanych już wżerów powodują ich intensyfikację, co prowadzi z kolei do bardzo szybkiego niszczenia materiału podstawowego (stali, stali ocynkowanej, aluminium).

Ilość miedzi przechodzącej do wody, a więc właściwości estetyczne, użytkowe i zdrowotne wody, zależy od rodzaju i intensywności procesów korozyjnych zachodzących w instalacjach miedzianych. Wpływ na organizmy żywe ma tylko miedź w postaci rozpuszczonej w wodzie.