Corrosão do cobre e suas ligas: causas e soluções

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Cobre e ligas de cobre têm alta condutividade elétrica e térmica, podem ser usinadas, têm boa resistência à corrosão, por isso são usadas ativamente em muitas indústrias. Mas quando entra em um determinado ambiente, a corrosão do cobre e suas ligas ainda se manifesta. O que é e como proteger os produtos contra danos, consideraremos neste artigo.

O que é corrosão

Esta é a destruição de metais como resultado da exposição ao meio ambiente. Em países com uma indústria bem desenvolvida, os danos causados pela corrosão são de 4 a 5% da renda nacional. Não apenas os metais se deterioram, mas também os mecanismos e peças feitas a partir deles, o que leva a custos muito altos. As tubulações corroídas geralmente vazam produtos químicos nocivos, resultando em poluição do solo, da água e do ar. Tudo isso afeta negativamente a saúde das pessoas. A corrosão do cobre é sua destruição espontânea sob a influência de elementos individuais do ambiente humano. A causa dos danos ao metal é a instabilidadea substâncias individuais no ar. Quanto maior a temperatura, maior a taxa de corrosão.

Propriedades do cobre

Cobre é o primeiro metal que o homem começou a usar. É de cor dourada e, no ar, fica coberto com um filme de óxido e adquire uma cor vermelho-amarelada, que o distingue de outros metais que possuem um tom cinza. É muito plástico, possui alta condutividade térmica, é considerado um excelente condutor, perdendo apenas para a prata. Em ácido clorídrico fraco, água doce e água do mar, a corrosão do cobre é insignificante.

Ao ar livre, o metal oxida com a formação de um filme de óxido que protege o metal. Com o tempo, escurece e fica marrom. A camada que cobre o cobre é chamada de pátina. Muda sua cor de marrom para verde e até preto.

Corrosão eletroquímica

Este é o tipo mais comum de destruição de produtos metálicos. A corrosão eletroquímica destrói peças de máquinas, várias estruturas localizadas no solo, água, atmosfera, líquidos lubrificantes e refrigerantes. Isso é um dano à superfície dos metais sob a influência de uma corrente elétrica, quando, durante uma reação química, os elétrons são liberados e transferidos dos cátodos para os ânodos. Isso é facilitado pela estrutura química heterogênea dos metais. Quando o cobre entra em contato com o ferro, uma célula galvânica aparece no eletrólito, onde o ferro se torna o ânodo e o cobre se torna o cátodo, pois o ferro na série de voltagens de acordo com a tabela periódica está à esquerda do cobre e é mais ativo.

Em um par de ferro com cobre, a corrosão do ferro ocorre mais rapidamente que o cobre. Isso ocorre porque quando o ferro é destruído, os elétrons dele passam para o cobre, que permanece protegido até que toda a camada de ferro seja completamente destruída. Esta propriedade é frequentemente usada para proteger peças e mecanismos.

Efeito das impurezas na deterioração dos metais

Sabe-se que os metais puros praticamente não corroem. Mas, na prática, todos os materiais contêm alguma quantidade de impurezas. Como eles afetam a segurança durante a operação dos produtos? Suponha que haja uma peça feita de dois metais. Considere como ocorre a corrosão do cobre com o alumínio. Quando exposto ao ar, sua superfície é coberta com uma fina película de água. Deve-se notar que a água se decompõe em íons de hidrogênio e íons de hidróxido, e o dióxido de carbono dissolvido na água forma ácido carbônico. Acontece que o cobre e o alumínio, imersos em uma solução, criam uma célula galvânica. Além disso, o alumínio é o ânodo, o cobre é o cátodo (o alumínio está à esquerda do cobre na série de tensão).

Íons de alumínio entram na solução e o excesso de elétrons passa para o cobre, descarregando íons de hidrogênio perto de sua superfície. Os íons de alumínio e os tons de hidróxido se combinam e se depositam na superfície do alumínio como uma substância branca, causando corrosão.

Corrosão do cobre em ambientes ácidos

O cobre apresenta boa resistência à corrosão em todas as condições, pois raramente desloca o hidrogênio porque está na série de tensão eletroquímicafica perto de metais preciosos. O uso generalizado do cobre na indústria química deve-se à sua resistência a muitos meios orgânicos agressivos:

• nitratos e sulfetos;
• resinas fenólicas;
• ácido acético, lático, cítrico e oxálico;
• hidróxidos de potássio e sódio;
• soluções fracas de ácido sulfúrico e clorídrico.

Por outro lado, há uma forte destruição do cobre em:

• soluções ácidas de sais de cromo;
• ácidos minerais - perclórico e nítrico, e a corrosão aumenta com o aumento da concentração.
• ácido sulfúrico concentrado, aumentando com o aumento da temperatura;
• hidróxido de amônio;
• sais oxidantes.

Métodos de Preservação de Metais

Praticamente todos os metais em meio gasoso ou líquido sofrem destruição superficial. A principal forma de proteger o cobre da corrosão é aplicar uma camada protetora na superfície dos produtos, composta por:

• Metal - uma camada de metal é aplicada na superfície de cobre do produto, que é mais resistente à corrosão. Por exemplo, latão, zinco, cromo e níquel são usados como ele. Neste caso, ocorrerá contato com o meio ambiente e oxidação com o metal utilizado para o revestimento. Se a camada protetora estiver parcialmente danificada, o metal base, o cobre, será destruído.
• Substâncias não metálicas são revestimentos inorgânicos constituídos por massa vítrea, argamassa de cimento, ou orgânicos - tintas, vernizes, betume.
• Químicafilmes - a proteção é formada por um método químico, criando compostos na superfície do metal que protegem de maneira confiável o cobre da corrosão. Para isso, são usados filmes de óxido, fosfato ou a superfície das ligas é saturada com nitrogênio, substâncias orgânicas ou tratadas com carbono, cujos compostos o preservam de maneira confiável.

Além disso, um componente de liga é introduzido na composição das ligas de cobre, o que aumenta as propriedades anticorrosivas, ou a composição do ambiente é alterada, removendo impurezas e introduzindo inibidores que retardam a reação.

Conclusão

O cobre não é um elemento quimicamente ativo, por isso, sua destruição é muito lenta em quase todos os ambientes. Por isso, é amplamente utilizado em diversos setores da economia nacional. Por exemplo, o metal é muito estável em água limpa, doce e do mar. Mas à medida que o teor de oxigênio aumenta ou o fluxo de água acelera, a resistência à corrosão diminui.