Коррозионные свойства меди

 

В различных условиях медь достаточно устойчива к проявлениям коррозии, поскольку редко вытесняет водород даже из кислых растворов. Это связано с тем, что по активности она находится в электрохимическом ряду рядом с благородными металлами. Медь не относится к химически активным элементам, следовательно скорость ее коррозии редко высокая, даже если разрушению способствует пленка нерастворимых продуктов коррозии.

Металл с полированной поверхностью в условиях сухого воздуха коррозии не подвержен, оксидные слои не имеют цвета, нет эффекта побежалости, толщиной 50 нм. При увеличении шероховатости устойчивость снижается.

В чистом воздухе, насыщенной парами, медь сохраняет стойкость к коррозии. А вот наличие сероводорода в воздухе резко снижает коррозионную устойчивость, приводя к появлению на ее поверхности сульфатов: CuS04  и 3Сu(ОН)2.

При температуре от 300 до 400°С в восстановительной атмосфере этот металл иногда оказывается даже более устойчивым к коррозии, чем сталь.

Медь и кислород в зависимости от температуры могут организовать оксид СuО (при невысоких температурах, около 100 °С, черный) или Сu20 (при высоких температурах, около 600 °С, красный).

Стойкость меди к чистой пресной воде достаточно высока – от 0,005 до 0,25 мм в год. Однако, если в воде присутствуют элементы, тормозящие появление защитных пленок на поверхности металла (кислоты, сероводород, аммиак или хлориды), скорость коррозии заметно увеличивается.   

Аналогичная картина наблюдается при взаимодействии меди и морской воды: при отсутствии факторов, снижающих скорость образования защитной пленки, коррозия невелика (около 0,05 мм в год). Но при увеличении содержания в воде кислорода или скорости потока воды – коррозионная устойчивость падает, поскольку скорость удаления защитной пленки выше скорости ее появления.

Скорость потока в медных трубах не должна превышать 1,5 м/с для пресной и 1,0 м/с для морской воды.

Но и полный застой также неблагоприятен: небольшой поток воды минимизирует прииск появления накипи и осаждений, приводящих к коррозии.

В химической промышленности широкое применение меди обусловлено ее  устойчивостью к большинству агрессивных органических сред:

  • фенольным смолам,
  • сульфидам и нитратам,
  • гидроокиси натрия и калия,
  • органическим кислотам (уксусная, лимонная, молочная, щавелевая и др.),
  • спиртам,
  • а также к неокислительным кислотам (соляная, уксусная, разбавленная серная и др.).

Напротив, медь сильно корродирует:

  • в окисленных минеральных кислотах (HN03, НСlO4 и др.);
  • в кислых растворах хромистых солей;
  • под действием серы и ее соединений; 
  • в концентрированной серной кислоте, особенно при нагреве;
  • при воздействии хлористого аммония, щелочных цианистых соединений, но в отношении других щелочных растворов устойчива;
  • с едким калием, начиная с 350 °С;
  • гидроокисью аммония (один из самых агрессивных агентов);
  • влажным аммиаком;
  • Хлоридами и цианидами;
  • окисляющими солями в кислой среде.

Относительно других металлов и сплавов медь выступает катодом. Поэтому при контакте с ней в растворах солей или кислот они более подвержены коррозии.

При контакте с некоторыми более благородными металлами и сплавами (платина, золото, свинец, олово) или коррозионно-стойкой сталью, уже они выступают в роли катодов, вызывая коррозионные явления меди. При этом, чем больше разница электрохимических потенциалов, тем значительнее коррозия.

Коррозионная стойкость меди в различных средах

Среда

Концентрация, %

Т0, С

Скорость коррозии, мм/год

Оценка, балл*1

1

2

3

4

5

Неорганические среды (водные растворы) Кислоты

Азотная

Различная

20

10

5

Борная

До 5,0

20…100

0,1*2

1

Серная

До 5,0

20

0,1…1,0*3

2

Серная

До 5,0

50

10

5

Серная

10…60

20

0,01…0,12*3

1

Серная

10…60

40…60

1,3…3,7

4

Серная

90…98

20

0,07…1,0

2

Серная

90…98

50

2,1

3

Серная

дымящаяся

20

10

5

Сернистая

До 8,6

20

0,1

1

Соляная

До 5,0

20

0,04

1

Соляная

10…35

20

0,25…4,1*3

4

Хлорная

До 72

20

10

5

Хромовая

10

20

10

5

Фтористоводородная

Любая

20

0,08…0,89

2

Фосфорная

10…90

20..75

0,5

2

Основания

Аммония гидроокись

До 30

20

10

5

Калия гидроокись (едкий калий)

До 53

20

0,1

1

Калия гидроокись (едкий калий)

До 53

35

0,1

1

Калия гидроокись

0,16

20…100

0,1…0,5

2

Натрия гидроокись (едкий натрий)

До 52

20

0,1

1

Натрия гидроокись (едкий натрий)

До 52

35

0,1

1

Натрия гидроокись (едкий натрий)

Расплав

-

10,0

5

Оксиды, соли, перекиси, газы и неорганические среды

Азота оксиды

(NO, NO2, N2O3, N2O5, N2O)

-

20

10

5

Аммиак (газ)

-

16…20

0,002…0,004

1

Аммиак (газ)

-

400…500

0,01

1

Аммоний азотнокислый (нитрат)

До 64

20

10

5

Аммоний сернистый (сульфит)

Любая

25

1,3

3

Аммоний хлористый (хлорид)

До 10

20…70

0,5

2

Аммоний хлористый (хлорид)

10…27

25…100

10

5

Вода пресная

-

20

0,006…0,014

1

Вода пресная

-

250 (пары)

0,1

1

Вода морская

-

20…80

0,02…0,04

1

Водород

-

20

0,1

1

Водород

-

40

1,32

2

Перекись водорода (H2O2)

Любая

20…100

10

5

Кислород

-

20

0,1

1

Озон (в смеси с воздухом)

-

20

10

5

Сера

-

130…140

35

5

Сероводород (сухой)

-

20

0,1

1

Сероводород (влажный)

-

20…100

10

5

Углерода двуокись (сухой газ)

-

20…100

0,1

1

Углерода окись (газ)

-

-

10

5

Хлор (сухой и жидкий)

-

20…100

0,1

1

Хлор (влажный газ)

-

20

10

5

Органические среды

Кислота винная, водный раствор

До 58

20

0,2*3

2

Кислоты жирные (Тпл=280С)

-

230…250

0,03

1

Кислота лимонная, водный раствор

До 59

20

0,1…0,57*3

2

Кислота муравьиная, водный раствор

До 10

 Кипящая

0,138

2

Кислота уксусная, водный раствор

До 80

20…40

0,1…0,5

2

Кислота уксусная, водный раствор

До 80

Кипящая

1,2…6,2

3…4

Кислота щавелевая, водный раствор

До 10

20

0,5…1,0

2

Масла минеральные

-

20

0,1

1

Скипидар

-

20…Ткип

0,1

1

Спирт этиловый

-

20…Ткип

0,1

1

Фенол

-

2

0,008

1

*1 Коррозионная стойкость оценивается по пятибалльной шкале: 1 – очень высокая при скорости коррозии до 0,1 мм/год; 2 – высокая при скорости ->0,1…1,0 мм/год; 3 – средняя при скорости 1,0…3,0 мм/год;  4 – низкая при скорости 3,0…10 мм/год; 5 – очень низкая при скорости свыше 10,0 мм/год.

 *2 В отсутствии воздуха стойка в растворах любой концентрации до 1500С.

*3В отсутствии воздуха