Медь ржавеет – Коррозия меди

alexxlab | 14.04.2020 | 0 | Вопросы и ответы

Содержание

Причины коррозии меди и свойства этого необычного металла.

Коррозия меди — это процесс спонтанного разрушения данного металла в результате различных видов воздействия окружающей среды. Здесь нельзя применить такое понятие, как ржавление, которое привычно для описания данного процесса с железом. Причиной коррозии любых металлов служит термодинамическая неустойчивость материала к воздействию активных веществ, находящихся в воздухе. Скорость коррозии меди напрямую зависит от изменения температуры. При увеличении температуры на 100 °С темпы протекания реакции возрастают в несколько раз.

Свойства меди

Медь — это переходный элемент с ярко выраженными пластическими свойствами. Имеет золотистый цвет, а при отсутствии оксидной пленки — с добавлением розового. Это первый металл, который начал использовать человек. Латинское наименование элемента Cuprum (древн. Aes cuprium, Aes cyprium) произошло от названия острова Кипр, где в древности медь добывалась. Второе название — Aes, в переводе с латыни означает «руда» или «рудник».

Пластичный металл широко используется человеком.

На воздухе металл покрывается оксидной пленкой, которая придает ему отличительный красно-желтый цвет. Медь вместе с золотом, осмием и цезием имеет преимущественно яркую окраску, что отличает их от других металлов, имеющих серебристый или серый цвет. Этот металл имеет высокую теплопроводность, а по электропроводности уступает только серебру.
Медь характеризуется высокими коррозионными качествами и не реагирует с водой и разбавленной соляной кислотой. Окисляется «царской водкой», галогенами, кислородом. На воздухе с повышенным содержанием влаги металл окисляется и образует карбонат меди, который составляет верхний слой патины. Процесс образования защитной оксидной пленки на открытом воздухе длителен и может продолжаться несколько лет. В результате этого поверхность металла темнеет и приобретает коричневатый оттенок. После образования пленки на металле появляются соли меди, имеющие зеленоватую окраску. Оксид меди и соли называется патиной. Цвет ее изменяется от коричневатого до зеленого и черного и зависит от многих внешних факторов. Патина нейтральна к меди и наделена защитными и декоративными свойствами.

Имея низкое удельное сопротивление, этот металл широко используется в электротехнике. Из него делают проволоку, идущую на изготовление обмоток электродвигателей. Листовой материал идет на изготовление различных элементов электрических аппаратов. Наличие в составе металла даже небольшого количества примесей значительно снижает его электропроводность.
Медь используется для производства сплавов. На ее основе изготовляются латунь, бронза, дюралюминий и др. Благодаря высоким антикоррозионным характеристикам они широко используются для плакировки металлов с целью уменьшения коррозионного износа.

Коррозионные свойства

Поскольку материал не является химически активным элементом, коррозия меди практически не происходит при взаимодействии с воздухом, пресной и морской водой.

В сухом воздухе образуется тонкая оксидная пленка, толщина которой составляет около 50 нм. В пресной воде скорость коррозии металла составляет 0,05–0,25 мм/год. Однако при содержании в жидкости аммиака, сероводорода, хлоридов и некоторых других примесей интенсивность коррозионного процесса возрастает.

В морской воде коррозия меди незначительна, и интенсивность ее соизмерима с разрушением в пресной. Однако при увеличении скорости движения среды возникает ударная коррозия, что приводит к повышению скорости процесса. Коррозия меди существенно зависит от температуры, и при возрастании последней скорость разрушения увеличивается.

Медь является единственным материалом, который не подвержен обрастанию водорослями, так как ее ионы губительно действуют на них. В почве, насыщенной микроорганизмами, скорость коррозионных процессов заметно возрастает. Интенсивность их протекания напрямую зависит от pH грунта. Чем больше отклонение значения показателя от нейтрального, тем быстрее происходит коррозия металла. Влияние микроорганизмов на процесс разрушения обуславливается выделением сероводорода в результате их жизнедеятельности.

Продукты почвенной коррозии элемента отличаются от атмосферной, имеют более сложный состав и структуру.

При очень длительном нахождении медных предметов в почве они превращаются в рыхлую массу светло-зеленого цвета, при непродолжительном — покрываются незначительным слоем патины, которая легко удаляется при очистке.

Коррозия меди, покрытой слоем олова (луженой), практически отсутствует. При качественном лужении она прекрасно служит под воздействием града и снега, становится нечувствительной к перепаду температур. Срок службы таких материалов составляет около 100 лет. При этом не теряются первоначальные свойства. Со временем цвет не изменяется, а остается первоначальным — серебристо-металлическим. Луженая медь прекрасно показала себя в качестве кровельного материала. Ведь не зря купола многих храмов покрывают именно этим материалом.

Медь хорошо зарекомендовала себя в кровле.

Из-за высокой коррозионной устойчивости к воздействию многих агрессивных сред медь нашла широкое применение в химической промышленности.

Устойчивый металл широко используется в химической промышленности.

В гальванической паре она является катодом для большинства металлов и сплавов и в результате электрохимических процессов при контакте с ними вызывает их ускоренную коррозию.

Ржавеет ли медь – Справочник металлиста

В контакте с другими металлами

Когда два разнородных металла вступают в контакт, и присутствует электролит, такой как влага, то возникает вероятность биметаллической коррозии у более электроотрицательного или анодного металла, как определено в электрохимическом ряду, который корродирует в первую очередь, предотвращая коррозию другого металла.

Биметаллический эффект является основой для защиты, которую цинковое покрытие (горячее цинкование) обеспечивает для малых зон незащищённой стали, если покрытие повреждено. Цинковые покрытия корродируют в первую очередь, защищая металл, который ниже его в электрохимическом ряду. Степень биметаллической коррозии будет зависеть от числа таких факторов, как контактируют металлы, соотношение площадей контактирующих металлов и условий эксплуатации.

Как правило уровень биметаллической коррозии будет увеличиваться с увеличением разницы потенциалов между двумя металлами, например, как далеко расположены друг от друга два металла в гальваническом ряду напряжений. Однако потенциал может изменяться вследствие образования оксидного слоя и не может быть использован для определения степени возникновения биметаллической коррозии, так как другие факторы, которые приведены ниже, также важны.

Соотношение площадей контактирующих металлов имеет существенное значение, и в идеале соотношение металлов анод-катод должно быть высоким. Если соотношение уменьшается, то могут возникнуть проблемы вследствие высокого уровня восстановления кислорода, которое может привести к увеличению коррозии анодного металла. Воздействующие условия имеют большое значение, т.к. для биметаллической коррозии электролит должен связать два имеющихся металла.

В результате, в сухой окружающей среде (внутри помещения) вероятность биметаллической коррозии очень низкая, в то время как во внешних атмосферных условиях вероятность увеличивается, вследствие наличия влаги в виде дождя и конденсации. Наиболее худшими условиями является погружение в раствор, где электролит постоянно соединяет два металла. Обычно любая возможность биметаллической коррозии может быть ослаблена электрической изоляцией двух металлов друг от друга.

Для болтовых соединения могут быть обеспечены при использовании неопреновых или пластиковых шайб, в то время как для перекрытых поверхностей это может быть достигнуто использованием пластиковых прокладок или окрашиванием одной из поверхностей подходящей системы лакокрасочного покрытия.

Обычно горячеоцинованная сталь хорошо функционирует в контакте с наиболее распространенными конструкционными металлами, когда в атмосферных условиях, обеспечивается высокое отношение площадей оцинкованной стали к другому металлу. И наоборот, в условиях погружения эффект биметаллической коррозии существенно увеличивается, и обычно требуется изоляция.

Медь и латунь

Если установка требует, чтобы контакт между гальванизированными материалами и медью или латунью в сырой или влажной окружающей среде, может произойти быстрая коррозия цинка. Даже сточные воды могут содержать достаточное количество растворенной меди, чтобы вызвать быструю коррозию.

Если использование меди или латуни в контакте с гальванизированными покрытиями неизбежно, должны быть приняты меры предосторожности, чтобы предотвратить электрический контакт между этими двумя металлами. Поверхность разъема должна быть изолирована непроводящими прокладками; соединения должны быть выполнены с изолирующим крепежом и уплотняющей втулкой. Это должно гарантировать, что вода повторно не распространиться и потоки воды от гальванизированной поверхности к медной или латунной не реверсирует.

Алюминиевая и нержавеющая сталь

В умеренных атмосферных условиях умеренной влажности, контакт между оцинкованной поверхностью и алюминия или нержавеющей стали, вряд ли вызовет существенную инкрементную коррозию. Тем не менее, при очень влажных условиях, оцинкованной поверхности может потребоваться электрическая изоляция от алюминия или нержавеющей стали.

Нержавеющая сталь

Когда гальванизированные болты используются на нержавеющей стали, цинк первоначально жертвует собой, пока защитный слой ржавчины не разовьется на нержавеющей стали.

Как только этот слой ржавчины разовьется, он формирует слой изоляции, который предотвращает дальнейшую защиту цинка. Цинковое покрытие должно быть достаточно толстым, чтобы продлить защиту от ржавчины в течение несколько лет.

У гальванизированных болтов выполненных горячим методом хватает цинкового покрытия, чтобы продлить защиту с минимальной потерей в эксплуатации покрытия.

Металл Воздействие атмосферы Погруженное состояниеСельская местность Промышленные/городские районы Прибрежная зона Пресная вода Морская водаАллюминий а а-б а-б б б-вЛатунь б б а-в б-в в-гБронза б б б-в б-в в-гЛитейный чугун б б б-в б-в в-гМедь б б-в б-в б-в в-гСвинец а а-в а-б а-в а-в

Нержавеющая сталь а-б а-б а-б б б-в

a — Цинковое покрытие будет испытывать или дополнительную коррозию, или только незначительную. дополни- тельную коррозию, которая обычно допускается при эксплуатации.Б — Цинковое покрытие будет испытывать незначительную или умеренную дополнительную коррозию, которая может быть допустимой в некоторых случаях эксплуатации.В — Цинковое покрытие будет испытывать сильную дополнительную коррозию, необходимы защитные меры.

Г — Цинковое покрытие будет испытывать сильную дополнительную коррозию, контакта рекомендуется избегать.

Руководство, связанное с конкретным применением, касающимся оцинкованных стальных изделий в контакте с указанным металлом или сплавом.

а) Алюминий – Вероятность увеличения биметаллической коррозии вследствие атмосферного кон- такта с алюминием относительно низкая. Применение оцинкованной стали и алюминия, используемые в сочетании друг с другом, является плакирование алюминием. В этом случае рекомендуется изоляция вследствие большой площади поверхности алюминиевых пластин.

б) Медь – Вследствие большого потенциала, установившегося при контакте между сталью с цинковым покрытием, и медью и медьсодержащими сплавами, рекомендуется применение электроизоляции (даже в атмосферных условиях). При конструировании рекомендуется избегать стока воды с меди на оцинкованные изделия, так как малые количества меди, растворенной в воде, могут откладываться на изделии, что приведет к биметаллической коррозии.

в) Свинец – Вероятность биметаллической коррозии со свинцом в атмосферной среде низкая и нет информации о проблемах, касающихся, например, применения свинцовой гидроизоляции оцинкованных изделий и использование свинца в опорах с цинковым покрытием.

г) Нержавеющая сталь – Применение нержавеющей стали с оцинкованной сталью используется в виде гаек и болтов в атмосферных условиях.

Учитывая низкий потенциал для биметаллической коррозии и малую площадь поверхности крепежных изделий из нержавеющей стали, биметаллическая коррозия обычно отсутствует, практика показывает необходимость сохранения изоляции, используя изолирующие шайбы.

Практический опыт показывает, что там, где отношение площади поверхности цинка к площади другого металла большое, и указана категория «а» или «а – б», дополнительная коррозия как результат контакта будет незначительной или будет отсутствовать. Если соотношение площадей поверхностей уменьшено или выше, может потребоваться изоляция.

Источник: http://gorjachee-cinkovanie.ru/goryachee-tsinkovanie/srok-sluzhby-goryachego-tsinkovaniya/v-kontakte-s-drugimi-metallami/

Причины коррозии меди

1 Свойства меди
2 Коррозионные свойства

Коррозия меди — это процесс спонтанного разрушения данного металла в результате различных видов воздействия окружающей среды.

Здесь нельзя применить такое понятие, как ржавление, которое привычно для описания данного процесса с железом. Причиной коррозии любых металлов служит термодинамическая неустойчивость материала к воздействию активных веществ, находящихся в воздухе.

Скорость коррозии меди напрямую зависит от изменения температуры. При увеличении температуры на 100 °С темпы протекания реакции возрастают в несколько раз.

Свойства меди

Пластичный металл широко используется человеком.

На воздухе металл покрывается оксидной пленкой, которая придает ему отличительный красно-желтый цвет. Медь вместе с золотом, осмием и цезием имеет преимущественно яркую окраску, что отличает их от других металлов, имеющих серебристый или серый цвет. Этот металл имеет высокую теплопроводность, а по электропроводности уступает только серебру.
Медь характеризуется высокими коррозионными качествами и не реагирует с водой и разбавленной соляной кислотой. Окисляется «царской водкой», галогенами, кислородом. На воздухе с повышенным содержанием влаги металл окисляется и образует карбонат меди, который составляет верхний слой патины. Процесс образования защитной оксидной пленки на открытом воздухе длителен и может продолжаться несколько лет. В результате этого поверхность металла темнеет и приобретает коричневатый оттенок. После образования пленки на металле появляются соли меди, имеющие зеленоватую окраску. Оксид меди и соли называется патиной. Цвет ее изменяется от коричневатого до зеленого и черного и зависит от многих внешних факторов. Патина нейтральна к меди и наделена защитными и декоративными свойствами.
Имея низкое удельное сопротивление, этот металл широко используется в электротехнике. Из него делают проволоку, идущую на изготовление обмоток электродвигателей. Листовой материал идет на изготовление различных элементов электрических аппаратов. Наличие в составе металла даже небольшого количества примесей значительно снижает его электропроводность.
Медь используется для производства сплавов. На ее основе изготовляются латунь, бронза, дюралюминий и др. Благодаря высоким антикоррозионным характеристикам они широко используются для плакировки металлов с целью уменьшения коррозионного износа.

Коррозионные свойства

Поскольку материал не является химически активным элементом, коррозия меди практически не происходит при взаимодействии с воздухом, пресной и морской водой.

Продукты почвенной коррозии элемента отличаются от атмосферной, имеют более сложный состав и структуру.

При очень длительном нахождении медных предметов в почве они превращаются в рыхлую массу светло-зеленого цвета, при непродолжительном — покрываются незначительным слоем патины, которая легко удаляется при очистке.

Медь хорошо зарекомендовала себя в кровле.

Устойчивый металл широко используется в химической промышленности.

Источник: https://ometallah.com/svojstva/korrozija-medi.html

Продукция — Техмашхолдинг — группа компаний, официальный сайт

Нет не ржавеет, она окисляется и на коже появляется зелёный или коричневый налёт.

Насколько я знаю бериллиевая бронза марки Бр Б2 не ржавеет даже в морской воде. Это отличительная особенность этих бронз — сочетание высокой упругости и прочности с высокой электропроводностью и коррозионностойкостью. Когда-то на нашем заводе что-то делали из неё и у меня остался кусочек — хотя все обрезки мы должны были сдать.

Так вот, я было попробовал из неё сделать наконечник для рукоятки ножа — я сам изготавливаю ножи — ага, щас! Чтоб меня покрасили! Лучше уж нержавейку пилить — там хоть результат виден! А раньше, в эпоху бронзы, из этой бронзы изготавливали ножи! Но соль в том что древние каким-то хитрым образом термообрабатывали её так, что твердость её становилась сравнимой с твердостью стали — выше 65 единиц HRC! Короче этот кусочек до сих пор у меня — как образец! И на поверхности она почти черная, только на свежем срезе она краснеет такой странной краснотой.

бериллиевые бронзы являются сплавами, обладающими очень высокой прочностью и высокой коррозионной стойкостью, т.е. не окисляются. Окисление -это то, что мы называем «Ржавлением».

«Ржавление», это процесс выделение РЖИ, орнажево-охристого цвета из-pа окиcления Fe! Бронза и любой иной сплав на основе меди НЕ МОЖЕТ РЖАВЕТЬ! Ибо в них нет Fe!!! А то немного количество железа в железистых бронзах погоды не делают Просто называйте правильно — окисление. НЕ ржавление Медь, конечно, окисляется под воздействием атмосферных но очень очень слабо. Бронза много больше корродирует.

Окисление медь г/м2.сут Сельская атмосфера 0,014 Морская атмосфера 0,032 Пром. атмосфера 0,029 Морская вода 0,8 Почва 0,07 А вот бронза. Скорость коррозии мм/год : Пром. атмосфера 0,0147; 060183 Морская атмосфера 0,0127; 0,0079 0,0206 Сельская атмосфера0,0079; 0,0015 Вот тут получше всё описано: https://ostmetal.info/korroziya-metalla-razrushenie-bronzovyx-pamyatnikov-i-skulptur/ Или тут: Томашов Н. Д.

, Теория коррозии и защиты металлов, М., 1959; Клинов И. Я., Коррозия химической аппаратуры и коррозион- ностойкие материалы, 3 изд., М., 1960; Коррозия металлов, сб. ст., пер. с англ., кн. 1—2, Л.— М., 1952; Бобылев А. В., «ЦМ», 1959, № 2, с. 65—70; е г о ж е, Бюлл. Центр. Ин-та информации цветной металлургии, 1959, № 5 (130), с. 35—40.

Бериловая бронза самая стойкая к окислению! Но медь входящая в состав так или иначе будет окисляться

touch.otvet.mail.ru

Окисление меди — ответы и советы на твои вопросы DomOtvetov Ответы на твои вопросы

Как срочно окислить медь?Гордиенко Данил Павлович

В противоположность щелочным металлам, медь, серебро и золото очень инертны. Они обладают незначительным сродством к кислороду, их оксиды очень легко восстанавливать и металлы встречаются в природе в элементарной форме (золото чаще всего).

Благородный характер металлов усиливается от меди к серебру, а от него — к золоту. Для остальных побочных групп периодической системы также существует правило, что с увеличением порядкового номера элемента убывает его активность. Разбавленными кислотами металлы побочной подгруппы 1 группы не разрушаются. Но медь и серебро растворяются в сильной азотной кислоте, а золото в царской водке (смесь одной объемной части азотной и трех частей соляной кислоты).

Общими свойствами щелочных металлов и металлов подгруппы меди являются их степень окисления (+I) во многих соединениях, а также отличная электропроводность. Правда, иногда медь и серебро могут именть степень окисления (+II), а золото даже (+III).

Некоторые свойства и характерные реакции рассматриваемых металлов изучим в следующих опытах.

Окисление и восстановление меди

В несветящееся пламя бунзеновской горелки внесем пинцетом кусочек медной проволоки. Медь начнет интенсивно окисляться: сначала на поверхности появятся «цвета побежалости», затем медь окрасится в черный цвет, так как образуется слой оксида меди (II) CuO. При обычной температуре очень быстро возникает слой красного оксида меди (I) Cu2O, который постоянно существует на поверхности.

Если внести окисленную медь в восстановительную зону пламени бунзеновской горелки (верхняя часть конуса), то оксид восстановится водородом, и мы увидим, что чистый металл красного цвета. Летучие соединения меди окрашивают пламя в зеленый цвет. В этом мы убедимся, если погрузим медную проволоку в соляную кислоту и затем внесем ее в несветящуюся часть пламени. В этом случае образуется некоторое количество летучего хлорида меди CuCl2, который и окрашивает пламя.

Тонкая медная проволока плавится в несветящемся пламени бунзеновской горелки при 1084 °С. Чтобы нагреть больший кусок меди до этой температуры, нужно применить стеклодувную горелку.

Медь не окисляется в сухом воздухе. При нагреве свыше 180 °С, а также под воздействием воды, щелочей, кислот медь окисляется. Порой окисление протекает очень бурно, например, в крепкой азотной кислоте.

На открытом воздухе изделия из красной меди покрываются пленкой из окислов меди зеленого цвета и сернистых соединений меди черного цвета. Эта пленка защищает медь от дальнейшей коррозии в глубину.

Полезный совет?

Расскажите друзьям

www.domotvetov.ru

Бывает ли желтая медь? » Рассказы о вещах

Заговорившись о железе, стали и чугуне, мы совсем позабыли о медных кастрюлях.

Одни кастрюли сделаны из красной меди. Можно было бы просто сказать — из меди, потому что другой, не красной, меди не бывает. Часто говорят еще о желтой меди. Но желтая медь это совсем не медь, а латунь — сплав меди с цинком, та самая латунь, из которой делают дверные ручки. В латуни меди всего половина, во всяком случае не больше двух третей. Чем больше в латуни цинка, тем она светлее. Если цинка больше половины, латунь делается почти белой. Вот, значит, простой способ по цвету определить, много ли в латуни цинка.

Кастрюли, о которых идет речь, очень любят чистоту и опрятность. Если их не чистить, они скоро покрываются бурым или зеленым налетом.

Этот налет можно было бы назвать медной ржавчиной, если бы не одно большое различие между медью и железом.

Железо ржавеет насквозь. А медь ржавеет, или, как говорят, окисляется, только с поверхности. Появившийся на поверхности налет сам защищает медь от разрушения, словно слой краски.

Вот почему до нашего времени сохранилось немало бронзовых статуй; зеленое платье, в которое они оделись, в течение веков защищало их от окисления.

Медные монеты тоже быстро темнеют, окисляясь с поверхности. Их легко сделать совсем новенькими, если положить в нашатырный спирт. Окислившаяся медь растворится и окрасит нашатырный спирт в красивый синий цвет, а монета снова станет чистенькой.

Латунь — сплав меди с цинком — окисляется гораздо медленнее, чем чистая медь.

Заглянем теперь внутрь кастрюли. Внутри она совсем не такая, как снаружи: не красная, а белая. Это знакомая нам оловянная полуда. Она защищает медь от кислот и солей, которые находятся в пище. Кислая и соленая пища разъедает медную посуду. Получаются медные соли, которые отравляют человека, как самый сильный яд.

Значит, полуда не только защищает медь от пищи, но и пищу от меди.

rasskazyov.ru

Источник: https://pellete.ru/raznoe/rzhaveet-li-med.html

ssk21.ru

защита, как происходит в щелочной среде, во влажном воздухе

Медь широко применяется в различных отраслях промышленности, это обусловлено высокой коррозионной стойкостью, электропроводностью и теплопроводностью. Коррозия меди представляет собой разрушение физического состояния под воздействием факторов окружающей среды. Разрушение материала может происходить при следующих условиях:

в воде;
Медные трубы подвергаются коррозии
в кислоте;
в щелочной среде;
в почве;
в растворах солей.

Изделия из меди наиболее устойчивы в атмосфере, морской воде, в горячей и холодной пресной воде. В морской воде медь не обрастает микроорганизмами, поскольку ее ионы оказывают губительное воздействие на водоросли и моллюсков. Этот металл абсолютно не устойчив в растворах серы и ее соединениях, в окислительных веществах, аэрированных водах, азотная кислота полностью разрушает его структуру.

Воздействие водной среды

В водной среде медь подвергается коррозии

В воде скорость коррозии меди зависит от наличия в ее составе оксидных пленок и растворенного кислорода. Чаще всего металл подвергается ударной или точечной коррозии. Чем насыщеннее вода кислородом, тем быстрее протекают процессы коррозии меди. Пагубно влияют воды, содержащие ионы хлора и низкий уровень pH. Но в целом этот металл оказывает высокое сопротивление водной среде, а разрушению препятствует появление слоя оксида. Так называемая зеленая или черная корка плотно соприкасается с поверхностью изделия и не позволяет разрушающим веществам проникать в металл. Оксид начинает образовываться после двух месяцев непрерывного нахождения изделия в воде. Оксидный слой бывает двух видов:

Медные изделия поднятые со дна океана

карбонат – имеет зеленый цвет и считается более прочным;
сульфат – имеет темный цвет и рыхлую структуру.

Медь является наиболее предпочтительным металлом для изготовления трубопроводов. Но если, вода, проходящая по медным трубам, в дальнейшем контактирует с алюминием, железом или цинком, то она в значительной мере ускорит коррозию этих металлов. Для предотвращения этого и защиты меди от коррозии используют лужение металла, которое получают путём нанесения на поверхность изделия расплавленного олова. Луженое изделие отличается высокой коррозийной стойкостью, оно не подвержено перепадам температур и способно противостоять негативным атмосферным факторам.

Воздействие кислот и щелочей

Водопроводные трубы из меди

Кислотная среда является для меди наиболее агрессивной. Самое сильное воздействие оказывают азотная и серная кислота, если раствор концентрированный, то металл может полностью раствориться. Эту особенность металла учитывают при изготовлении труб, деталей для нефтегазовой промышленности, где такие кислоты присутствуют постоянно. Коррозия меди в щелочной среде не наблюдается, наоборот, в щелочи медь восстанавливается с двухвалентного состояния до одновалентного. Медь сама по себе является щелочным металлом.

Для защиты металла от кислотного воздействия используют ингибиторы – это такие вещества, которые способны замедлить химические реакции. Различают следующие виды ингибиторных веществ:

экранирующие – образуют на поверхности металла защитную пленку и не позволяют ему контактировать с кислотой;
окислительные – образуют слой окиси на металле, который вступает в реакцию с кислотой и препятствуют ее проникновению к поверхности металла, при этом чем толще это слой, тем выше защита;
катодные – повышают перенапряжение катодов раствора, вследствие чего химическая реакция замедляется.

Для меди наиболее приемлемым является экранирующий вид ингибиторов, при этом используют бензотриазол, вместе с солями меди он образует защитную пленку и препятствует разрушению металла.

Коррозия в почве и влажном воздухе

Разрушение меди в грунте происходит под влиянием кислот, содержащихся в почве, в отличие от воды насыщенные кислородом породы в меньшей степени окисляют металл. Наибольшую опасность для изделий из меди представляют живущие в почве микроорганизмы, точнее, продукты их жизнедеятельности.

Земля также как и вода подвергает медные трубы коррозии

Многие из них выделяют сероводород, который способен разрушить структуру металла. Изделие, которое находилось долгое время в земле, может полностью рассыпаться при изъятии.

Во влажном воздухе коррозия меди проявляется с течением длительного периода времени. Сухой климат вообще не влияет на разрушение металла. Влажный воздух насыщен углекислым газом, сульфидами, хлоридами – эти вещества вызывают коррозию металла, разрушая ее защитную пленку. При длительном пребывании изделия во влажном воздухе начинает образовываться слой патины – это оксид солей, он сначала имеет темно-коричневый цвет, затем приобретает зеленый оттенок. Патина не растворяется в воде и не подвержена влиянию влажности, а также нейтральна к меди, поэтому не только не разрушает ее, но и выполняет защитную функцию. На сегодняшний день существуют методы искусственного создания патины, их чаще всего используют художники и скульпторы, делая предметы, похожими на старинные вещи. Винтажный стиль в интерьере сейчас пользуется большой популярностью.

Видео: Как остановить коррозию медных монет

ecology-of.ru

ОКИСЛЯЕТСЯ ЛИ МЕДЬ: Медь — Википедия

У систем водяного охлаждения одна из проблем — окисление меди в воде (даже если они дисцилированная/деионезированная, т.к. система обычно не герметична). И в любом случае, что бы ни окислило медь — водород сможет это восстановить. Водород при обычных условиях не будет восстанавливать оксиды меди и реагировать с растворенным кислородом, подобные реакции возможны только с водородом в момент выделения, т.е. с атомарным водородом. При растворении углекислого газа в воде образуется, хоть и в малом количестве, угольная кислота, и чтобы она не образовывалась наверно можно в воду добавить немного щелочи.

Как и все металлы, например, железо — медь подвержена явлению, называемого окислением. Для железа такой процесс еще называют «коррозией». В процессе окисления элемент, в нашем случае медь, теряет электроны при взаимодействии с другим элементом. Эта патина сильно отличается от других продуктов окисления, она не проникает внутрь металла, а остается только на поверхности.

Сегодня хочу немного рассказать о том, темнеют ли медь и латунь, почему оставляют темные следы на коже от тесного длительного соприкосновения и как ухаживать за медными и латунными украшениями. Я неоднократно писала, что конечно же латунь и медь темнеют и окисляются, потому что это не драгоценные металлы. Меня часто об этом спрашивают и я никогда не скрывала того факта, что украшения со временем могут окислиться и потемнеть. Ведь даже серебро окисляется со временем. Если кислотность повышенная, то медь и латунь точно будут темнеть на вас и оставлять темные метки например от колец и браслетов.

Можно также сбрызгивать медь дважды в день до тех пор, пока патина не проявится. Чтобы ускорить процесс окисления, оставляйте медь на свежем воздухе. Если вы хотите добиться какого-то конкретного эффекта, потрите нужные места губкой, металлической щеткой или ватным диском после того, как обработаете медь раствором. Если вы живете в регионе с низкой влажностью, накройте медный предмет пластиковым пакетом или тканью, чтобы влага не уходила наружу.

Воздействие кислот и щелочей

Кислотная среда является для меди наиболее агрессивной. Медь сама по себе является щелочным металлом. Для защиты металла от кислотного воздействия используют ингибиторы – это такие вещества, которые способны замедлить химические реакции.

Вопрос следующий как при помощи доступных средств окислить медь, чтобы придать ей старый вид… зеленыё такой…. Чем бронза богаче медью, чем кислее раствор для смачивания и чем выше температура камеры, тем скорее совершается процесс. Но патина получается тем более естественная, чем медленнее происходит ее образование. 3. Тинктура патины для гальванопластических предметов. Там патинированию меди и славов посвящено 8 страниц.

Медь широко применяется в различных отраслях промышленности, это обусловлено высокой коррозионной стойкостью, электропроводностью и теплопроводностью. Так называемая зеленая или черная корка плотно соприкасается с поверхностью изделия и не позволяет разрушающим веществам проникать в металл. Многие из них выделяют сероводород, который способен разрушить структуру металла. Во влажном воздухе коррозия меди проявляется с течением длительного периода времени. При длительном пребывании изделия во влажном воздухе начинает образовываться слой патины – это оксид солей, он сначала имеет темно-коричневый цвет, затем приобретает зеленый оттенок.

estortenok.ru

5.2. Коррозия меди и медных сплавов

Атмосферная коррозия. В атмосферных условиях медь и ее сплавы покрываются тонким равномерным слоем продуктов коррозии. Образование пленки – самозатухающий процесс, т.к. продукты коррозии защищают поверхность, металла от взаимодействия с внешней средой. Процесс образования пленки состоит из двух ровных стадий. Первая – образование первичной пленки, представляющей собой смесь оксидов и чистую закись меди. Время образования этого оксидного слоя – от нескольких месяцев до нескольких лет. С течением времени этот слой приобретает характерный для медных сплавов коричневый цвет. В отдельных случаях этот слой темнеет и может стать черным. При достижении некоторой толщины оксидного слоя на нем начинает образовываться зелёный слой солей меди. Наиболее вероятными химическими соединениями, образующимися на меди в результате коррозии, являются природные минералы. Цвет (состав и строение коррозийного слоя) зависит от присутствия в воздухе различных газов, твёрдых частиц разных веществ и др., а также от состава медного сплава.

В условиях музейного хранения процесс образования сложных по составу пленок на медных сплавах идёт чрезвычайно медленно. Тонкий и равномерный коррозионный слой покрывает всю поверхность, воспроизводя все мельчайшие детали декоративной отделки, вплоть до гравировки. На выступающих деталях рельефа он стирается, и сквозь утоньшенный слой просвечивает поверхность металла. Образовавшийся на поверхности медного сплава слой, обладающей определенными физико-химическими свойствами, делающими его защитным и придающими различную окраску – от коричневой и черной до различных оттенков зеленой и голубой, называется патиной Цвет патины зависит не только от длительности взаимодействия с атмосферой и ее состава, но и от состава металла, качества его обработки, т.е. от внешних и внутренних факторов.

Все сформировавшиеся атмосферные патины содержат оксиды и соли. Окись меди – черного цвета, закись – красно-коричневого. Зеленые, синие и голубые цвета и оттенки патине придают различные медные минералы: сульфаты – брошантит, антлерит, средние сульфаты в виде кристаллогидратов с различным количеством кристаллизационной воды, которые являются промежуточными продуктами при образовании зеленой патины; карбонаты меди; малахит и азурит; нитраты; хлориды в виде атакамнта, паратакамита и боталлакита; иногда в патине обнаруживают хлористую медь и кристаллогидрат хлорной меди. Практически все оксиды и соли меди, образующие патину, нерастворимы в воде, негигроскопичны, нейтральны по отношению к металлической меди, за исключением хлористой меди, т.е. патина является естественной защитной и декоративной пленкой.

Почвенная коррозия меди и ее сплавов. Коррозионные продукты на археологических изделиях из меди и медных сплавов имеют более сложный состав и строение. В основном они содержат продукты коррозии меди – медные оксиды и соли, как основы слоя, меньше – оксид олова; продуктов коррозии других элементов входящих в состав сплава, как правило, на поверхности предмета не обнаруживают. Коррозионное наслоение имеет слоистое строение с четко выраженными границами слоев. Однако СЛОИ НЕ ПЕРЕКРЫВАЮТ всю поверхность, а располагаются на отдельных участках. . Порядок расположения слоев устойчив. Наружный слой состоит ИЗ углекислых солей меди, соединенных с почвой и органическими остатками. Эти слои, идентичные по своему составу природному минералу малахиту, имеют бугристую неровную поверхность. Малахит часто смешан с азуритом синего цвета. Кроме углекислых солей, во внешнем слое содержится хлорная медь-атакамит. Иногда атакамит образует основную часть внешнего слоя, иногда отдельные пятна светло-зеленого цвета. Наружный слой продуктов коррозии на бронзе устойчив и при изменении внешних условий, например, при извлечении из почвы, превращений в нем не происходит.

Следующий слой, примыкающий к сохранившемуся металлу, отличается от внешнего и по цвету, и по кристаллическому строению, и по фактуре. Он красно-коричневого цвета. Основу этого образует минерал куприт, представляющий собой закись меди. Куприт очень тверд и хрупок. В куприте наблюдаются включения окиси меди черного цвета. Толщина такого оксидного слоя различна. Иногда вся сердцевина предмета состоит из оксидов с незначительными вкраплениями сохранившегося металла. В отдельных случаях куприт повторяет мельчайшие подробности рельефа.

Однако очень редко куприт образует сплошной слой на поверхности предмета, изолируя нижележащий металл, чаще он имеет трещины и полости.

В некоторых случаях под слоем куприта, а иногда и заменяя его, располагается прослойка металлической восстановленной меди, которая образуется в результате восстановительных процессов из медных солей при электрохимической коррозии. Восстановленная медь может образовывать СПЛОШНОЙ СЛОЙ, так что при очистке создается обманчивое впечатление обнаженного металлического ядра. Иногда восстановленная медь залегает чешуйками, которые при очистке легко снимаются механически.

Между слоем восстановленной меди или куприта и металла расположена наиболее активная, нестабильная медная соль, ХИМИЧЕСКИ неустойчивая и очень гигроскопичная – хлористая медь. Хлористая медь самая опасная коррозионная составляющая археологической бронзы, которая при взаимодействии с влагой окисляется и гидролизуется, превращаясь в зеленую основную хлорную медь атакамит. При этом в реакцию вовлекается металлическая медь, еще не разрушенная коррозией. Хлористая медь обычно серого или белого цвета, иногда окрашена примесями в зеленоватый цвет. За минерализованным слоем идет частично корродированный металл, коррозия в нем развивается по отдельным, наименее коррозионно стойким структурным составляющим. На оловянистой бронзе наблюдаются локальные выделения продуктов коррозии оловянной составляющей бронзы – двуокиси олова, которая соответствует минералу касситериту. Таким образом, характерной особенностью почвенной коррозии медных сплавов является образование слоев. Толщина коррозионного слоя различна: от долей миллиметра (при сохранившемся металлическом ядре) до того предельного случая разрушения, когда весь металл оказывается минерализованным.

Очень редко коррозионный слой на археологической бронзе бывает тонким и плотным, оливково-зеленого, зелено-голубого оттенков, и производит впечатление специально нанесенного. По составу такая благородная патина не отличается от грубых наслоений продуктов коррозии. Образование такого слоя требует, видимо, особых внешних условий и высокого качества обработки металла. Как правило, такая патина очень тверда и прочно держится на поверхности металла. Этот слой изолирует предмет от внешних воздействий. Однако даже благородная патина может содержать активную хлористую медь, которая даст рецидив коррозии в подходящих для ее развития условиях.

Внешний вид археологических предметов из меди и ее сплавов различен. Наблюдается устойчивая зависимость между видом разрушения, составом и способом изготовления предмета. Особый вид патины образуется на литых высокооловянистых бронзах, содержащих небольшие, порядка нескольких процентов, добавки свинца (например, китайские зеркала). Поверхность таких-предметов покрыта гладким светло-серым слоем, иногда ошибочно принимаемым за серебрение. Обманчивое впечатление золочения создается за счет сохранения на отдельных участках поверхности зеркал и посуды, металл которых содержит более 20% олова, блестящей поверхности золотистого цвета в сочетании с бугристыми зелеными участками поверхности.

Большинство медных сплавов склонны к межкристаллической коррозии. Она характеризуется разрушением металла по границам кристаллитов. При этом прочность металла уменьшается, он становится хрупким, оставаясь внешне крепким. На предметах, найденных при археологических раскопках, часто наблюдаются трещины, которые образуются в результате неравномерной коррозии, происходящей преимущественно в местах концентрации напряжений.

По степени сохранности археологические предметы из медных сплавов можно условно разделить на следующие группы:

1) предметы, покрытые благородной патиной

2) предметы, сочетающие благородную патину и бугристые или рыхлые коррозионные образования;

3) предметы из частично минерализованного металла, в котором сохранилось металлическое ядро, покрытое слоем продуктов коррозии; в такой сохранности чаще бывают литые бронзовые предметы и латунь, в том числе и кованая;

4) практически полностью минерализованный металл, основная масса которого превратилась в твердый и хрупкий куприт, содержащий незначительные включения сохранившегося металла. Предметы; минерализованные таким образом, бывают фрагментированы из-за хрупкости куприта или с трещинами; поверхность их покрыта неравномерными по толщине сине-зелеными продуктами коррозии;

5) предметы, в которых всю массу составляют рыхлые, светло-зеленые, полностью деструктированные продукты коррозии. В таком состоянии часто бывает тонкая чеканная и кованая бронза и медь, покрытая золотом.

Бронзовая болезнь. Особым случаем разрушения медных сплавов является рецидивная коррозия, называемая бронзовой болезнью , которая может возникать как на археологических предметах из меда и ее сплавов, так и на музейных предметах при хранении вне зависимости от того, были такие предметы очищены или нет. Первыми признаками заболевания являются появляющиеся на поверхности предмета характерные ярко-зеленые пятнышки рыхлого вещества. На очаге бронзовой болезни образуются капельки влаги, так как эти продукты коррозия гигроскопичны. Постепенно эти очаги разрастаются, покрывая все большие участки поверхности а, главное, разрушение идет вглубь металла, образуй каверну, заполненную рыхлым сыпучим веществом. После удаления этих продуктов коррозии поверхность оказывается сильно изъязвленной. Разрушение может идти с такой скоростью, что тонкий предмет оказывается полностью разрушенным за несколько месяцев. Какие же причины вызывают появление такой болезни? Их две.

Во-первых, повышенная влажность и, во-вторых, наличие на поверхности металла активаторов коррозии. Один из самых опасных активаторов – хлорид. Хлорид может попасть на поверхность музейного металла с пылью, при неправильной профилактической очистке, от соприкосновения с незащищенными руками, из загрязненной атмосферы. Инициатором коррозии являются остатки формовочной массы, плохо удаленные из внутренних полостей литых предметов. Очаги активной коррозии – хлористой меди – могут находиться на археологических предметах из медных сплавов при наличии на первый взгляд совершенно доброкачественного плотного слоя патины на поверхности сохранившегося металла. Рецидивная коррозия развивается, если изделие подвергается действию паров кислот, которые образуют с медью различные соединения, например, уксусной кислоты, выделяющейся из дерева витрин или ящиков в хранилище. Известен случай вспышки бронзовой – болезни египетского металла в Кембриджском музее, описанный известным ученым-коррозионистом Ю.Р. Эвансом, который разрабатывал специально для этого случая методику реставрации. После эвакуации во время войны вещи транспортировались в деревянной таре из сырого дерева. Пары уксусной кислоты, выделяющиеся из сырой древесины, проникая через дефекты в патине, реагируют с медным сплавом, образуя растворимую уксуснокислую медь, которая в свою очередь превращается под действием кислорода воздуха в основной карбонат. Образующаяся в результате реакции уксусная кислота снова реагирует с металлом. Реакция, таким образом, может идти до полного разрушения предмета.

Первоисточник:

РЕСТАВРАЦИЯ МЕТАЛЛА. Методические рекомендации. ВНИИР. сост. М.С.Шемаханская М., 1989

art-con.ru

Химик.ПРО – Коррозия меди | Решение задач по химии бесплатно

Как протекает коррозия меди в атмосферных условиях? Чем вызвано образование зеленого налета на медных изделиях после длительного пребывания на воздухе? Чем можно объяснить преобразование зеленого в черный налет после нагревания меди?

Решение задачи

Рассмотрим, как протекает коррозия меди в атмосферных условиях.

В зависимости от состава среды и еще многих факторов на медной поверхности в атмосфере сначала образуется очень тонкая защитная пленка, состоящая с оксидов меди и ее чистой закиси. Время образования этой пленки может достигать нескольких лет. Поверхность немного темнеет, становится коричневатой. Иногда пленка может быть почти черного цвета (во многом зависит от состава коррозионной среды). После образования оксидного слоя на поверхности начинают скапливаться соли меди, имеющие зеленоватый оттенок. Коррозия меди

Образующийся оксид меди и соли называют еще патиной. Цвет патины колеблется от светло-коричневого, до черного и зеленого. Цвет патины зависит от качества обработки поверхности, состава самого металла и среды, времени контакта с коррозионной средой (от внутренних и внешних факторов). Коррозия меди. Закись меди – красно-коричневого цвета, окись – черного. Голубые, зеленые, синие и другие оттенки патины обуславливаются различными медными минералами (сульфаты, карбонаты, хлориды и др.). Патина по отношению к основному металлу нейтральна, т.е. не оказывает на медь вредного влияния (кроме хлористой меди). Соли и оксиды, формирующие патину, нерастворимы в воде и обладают естественными декоративными, защитными свойствами по отношению к поверхности меди. Коррозия меди

В атмосферных условиях, под действием кислорода медь окисляется, в результате чего образуется оксид меди (I) (закись меди):

Цвет этого соединения коричнево-красный.

При дальнейшей оксидации образуется чёрный оксид меди (II):

Cu⁰ + O₂⁰ = 2CuO

Коррозия меди. Электроны двигаются от меди к кислороду.
Вывод: происходит окисление меди и на поверхности изделия образуется оксидная пленка.

Эти соединения защищают металл, но лишь в том случае, если оксидная плёнка не повреждена другими включениями. При этом оксид меди (II) является наиболее устойчивым.

Влажность и углекислый газ после длительного пребывания на воздухе вызывают образование зеленого налета на медных изделиях – карбаната меди и гидрооксида меди (смесь их называется малахитом):

2Cu + H₂O + CO₂ + O₂ → CuCO3 ⋅ Cu(OH)2.

После нагревания меди преобразование зеленого в черный налет обусловлено разложением малахита (зеленый) и получением оксида меди (II) (черный):

Коррозия меди

2.3 Коррозия меди и её сплавов

Стандартный электродный потенциал меди ⁰_Cu²⁺/_Cu =+0,34 B и ⁰_Cu⁺/_Cu =+0,52 B. В 3 %-ном растворе NaCl и 1Н растворе HCl электродный потенциал меди также больше нуля и равен соответственно _Cu =+0,06 B и _Сu =+0,15 В. Поэтому медь может корродировать только с кислородной деполяризацией, и в раствор электролита переходят катионы Cu²⁺. При взаимодействии первичных продуктов коррозии катионов Cu²⁺ и анионов ОН^ образуется труднорастворимый гидроксид меди (II), который может превращаться в оксид меди (II). В присутствии сероводорода образуется также CuS, углекислого газа ─ (CuOH)₂CO₃, сернистого газа ─ СuSO_4
*Сu(OH)₂.

Скорость коррозии Cu контролируется скоростью катодного процесса.

С увеличением и уменьшением рН раствора электролита скорость коррозии меди возрастает, что связано с амфотерным характером гидроксида меди (II).

Медь корродирует с большой скоростью только в присутствии кислорода в аммиачных и цианистых растворах с образованием комплексных ионов [Cu(NH₃)₄]²⁺ и [Cu(CN)₄]^.

В воде и нейтральных растворах, не содержащих соединений, которые с катионами меди образуют комплексные ионы, медь обладает высокой коррозионной стойкостью.

В атмосферных условиях высокая коррозионная стойкость меди связана с образованием на её поверхности защитных плёнок, состоящих из продуктов коррозии, ─ Cu(OH)₂·CuCO₃. В присутствии сернистого газа образуется плёнка CuSO₄·3Cu(OH)₂, не обладающая защитными свойствами, в результате коррозия меди значительно усиливается.

Медь устойчива в неокислительных соляной и серной (разбавленной) кислотах в отсутствии кислорода, а в присутствии его подвергается коррозии с кислородной деполяризацией. При этом в растворе H₂SO₄ в результате анодного процесса образуются катионы Cu²⁺, а в соляной кислоте ─ комплексные анионы [СuCl₄]^. Поэтому скорость коррозии в аэрированном растворе HCl больше, чем в растворе H₂SO₄.

В окислительных азотной и концентрированной серной кислотах медь легко растворяется с восстановлением разбавленной азотной кислоты до оксида азота (II) и концентрированной ─ до оксида азота (IV), а серной кислоты ─ до диоксида серы.

Сплавы Cu─Sn, Cu─Al и др. называют бронзами, системы Cu─Zn ─ латуни, сплав Cu─Ni ─ мельхиор.

Оловянистые бронзы содержат 8─10 % Sn и имеют более высокую коррозионную стойкость, чем чистая медь. Они хорошо сопротивляются действию серной и многих органических кислот.

Алюминиевые бронзы содержат до 10 % Al и обладают высокой коррозионной стойкостью в серной, разбавленной соляной, во многих органических кислотах, в морской воде и атмосферных условиях.

В латунях количество Zn может достигать 50 %. Они по коррозионной стойкости занимают промежуточное положение между медью и цинком. Характерные виды коррозии латуней ─ обесцинкование и коррозионное растрескивание.

Обесцинкованию подвергаются латуни, содержашие более 15 % Zn. Введение небольших количеств олова (примерно 1 %) и сотых до-лей процента мышьяка (As) повышает сопротивление латуней обесцинкованию.

Коррозионная стойкость латуней повышается при легировании их Sn, Ni и Al. При содержании около 1 % Sn «адмиралтейская латунь» обладает высокой коррозионной стойкостью в морской воде. Ещё более высокой стойкостью в этой среде обладает мельхиор (80 % Cu и 20 % Ni).

studfiles.net

TOP HEADLINES