Коррозия меди в воде

Почему ржавеет медь и как защитить ее от коррозии

Изделия из меди используются человеком на протяжении нескольких веков. В дореволюционные времена цена этого металла приравнивалась к стоимости золота, настолько дорогим было его производство. Сейчас медь намного подешевела, поэтому из нее, кроме украшений, делают посуду, интерьерные аксессуары и иные предметы.

Коррозия меди, в отличие от железа, развивается медленно благодаря ее устойчивости к данному явлению, и все-таки иногда приходится принимать меры по очистке изделий от некрасивого налета.

Что такое коррозия металлов и сплавов

Под коррозией понимают процесс разрушения металла под действием агрессивных факторов окружающей среды. В той или иной степени ржавеют все металлы, сплавы, в результате чего на них появляются ржавчина и участки нарушения целостности (дыры). Портиться со временем способны и неметаллы: примером можно назвать старение резины или пластика от взаимодействия с кислородом, при частых контактах с водой, перепадами температур.

Основной причиной коррозии считается термодинамическая неустойчивость металла к влиянию физических факторов или химических веществ, которые присутствуют в контактной среде. По сравнению с железом медь окисляется намного меньше, но при увеличении температуры этот процесс значительно ускоряется. При регулярном нахождении в среде с температурой выше +100 градусов любой металл ржавеет в несколько раз быстрее.

Коррозийные свойства меди

Медь – металл с высокими пластическими свойствами, имеющий красно-золотистый цвет, а после удаления оксидной пленки – чуть розоватый. По электропроводности он уступает лишь серебру, также характеризуется высокой теплопроводностью. Благодаря низкому удельному сопротивлению медь применяется в электротехнике: идет на изготовление медных пластинок, проволоки, обмотки двигателей.

Из-за высоких антикоррозионных качеств металл включается в сплавы для улучшения их технических характеристик (бронза, латунь и другие). В гальванической среде медь становится катодом, вступает в электрохимические процессы и вызывает ускоренное ржавление прочих металлов.

Медь – неактивный химический элемент, поэтому практически не взаимодействует с воздухом, водой (пресной, морской). Если воздух сухой, на поверхности материала формируется оксидная пленка толщиной до 50 мн. Медное изделие темнеет, становится коричневым или зеленоватым, это называется патиной. В ряде случаев патина воспринимается как декоративное покрытие. Интенсивность коррозии низкая при контакте с разбавленной соляной кислотой, но при реакции с рядом иных кислот, с галогенами, «царской водкой» металл окисляется с образованием карбоната меди.

Условия разрушения материала

Несмотря на устойчивость к порче, даже медные изделия при определенных условиях могут ржаветь. Меньше всего подобные явления выражены во влажном воздухе, воде, почве, больше – в кислой среде.

Серьезно снизить коррозию можно путем лужения – покрытия меди слоем олова. Качественное лужение дает надежную защиту от повреждений, повышает коррозионную стойкость, делает материал не подверженным действию высоких температур, дождя, града, снега. Срок службы луженых изделий составляет более 100 лет без потери первоначальных свойств.

Влияние воды

Скорость коррозии меди в воде сильно зависит от наличия оксидной пленки на ее поверхности, а также от степени насыщенности воды кислородом. Чем больше содержание последнего, тем интенсивнее протекает разрушение материала. В целом, медь считается стойкой к вредному воздействию соленой и пресной воды, и пагубно влияют на нее только растворенные ионы хлора, низкий уровень pH. Прочность, неподверженность ржавлению позволяет применять материал для изготовления трубопроводов.

Если на поверхности изделия, покрытого медью, имеется коричневая или зеленая оксидная корка, разрушающие вещества в малой степени проникают внутрь. Обычно оксидный слой формируется спустя 60 дней нахождения металла в воде. Более прочной считается зеленая корка (карбонатная), рыхлой и менее крепкой – черная (сульфатная).

В морской воде уровень коррозии практически такой же, как и в пресной. Лишь при ускорении движения жидкости коррозия становится ударной, поэтому – более интенсивной. Медь – материал, который не способен обрастать морскими микроорганизмами, ведь его ионы губительны для моллюсков, водорослей. Это свойство металла используется в судоходстве, рыбном хозяйстве.

Воздействие кислот и щелочей

В щелочах медь не портится, ведь материал сам по себе является щелочным, зато кислоты для нее являются самыми пагубными по воздействию. Наиболее значимая и быстрая коррозия происходит при контакте с серой и ее кислотными соединениями, а азотная кислота и вовсе полностью разрушает структуру материала.

В концентрированных кислотах медь растворяется, поэтому при изготовлении оборудования для нефтегазовой промышленности требует дополнительной защиты. С этой целью применяются ингибиторы – замедлители химических реакций:

1. Экранирующие – формируют пленку, которая не позволяет кислотам достигать медной поверхности.
2. Окислительные – превращают верхний слой в окись, которая будет вступать в реакцию с кислотами без вреда для самого металла.
3. Катодные – увеличивают перенапряжение катодов, чем замедляют реакцию.

Коррозия в почве и влажном воздухе

В почве проживает множество микроорганизмов, которые вырабатывают сероводород, поэтому среда тут кислая, скорость коррозии меди возрастает. Чем более отклонено значение pH в сторону закисления, тем быстрее протекают процессы разрушения. Если грунт насыщен кислородом, металл окисляется, но ржавеет меньше. При длительном нахождении медных изделий в земле они зеленеют, становятся рыхлыми и могут даже рассыпаться. Краткосрочное пребывание в почве вызывает появление патины, от которой предмет можно очистить.

Влажный воздух плохо сказывается на состоянии материала только при долгом контакте, а вначале тоже вызывает появление патины (оксидного слоя). Исключение составляет пар, насыщенный хлоридами, сульфидами, углекислотой – в нем коррозия развивается стремительнее.

Почему изделия из меди необходимо регулярно чистить

Медные турки, ковши, самовары отличаются высокой теплопроводностью, потому нагрев в них протекает равномерно, а продукты готовятся быстрее. Это обуславливает высокую популярность изделий в быту. Потребность в чистке медных предметов обусловлена утратой ими внешней привлекательности со временем. Особенно быстро тускнеют и теряют естественный цвет изделия, находящиеся на воздухе или часто нагревающиеся.

Окисная пленка – патина – популярна лишь там, где требуется придание вещам винтажного облика, стилизация под старину. В противном случае она портит вид посуды, утвари, украшений и статуэток. Чтобы устранить оксидный налет, элементы потемнения и вернуть блеск, придется периодически чистить предметы. Также очищение требуется для исключения попадания в еду вредных соединений, которые могут присутствовать в черном или зеленом слое.

Эффективные методы очистки меди

Провести чистку медных предметов несложно, для этого не понадобятся дорогостоящие средства. Вот самые популярные методики, применяемые в домашних условиях:

1. Кетчуп. Взять немного томатного кетчупа, смазать им изделие, оставить на две минуты. После ополоснуть струей воды.
2. Раствор для мытья посуды. Намылить хозяйственную губку обычным средством для посуды, тщательно протереть поверхность, смыть водой. Этот способ лучше всего подходит для изделий, которые лишь немного потускнели.
3. Лимон. Натереть медную поверхность долькой лимона, после пройтись по ней щеткой с жесткими ворсинками и помыть водой.
4. Уксус и мука. Влить в чашку немного уксуса, добавить муку до получения теста средней густоты. Смазать медь тестом, оставить до высыхания, потом удалить остатки, а изделие натереть мягкой тряпочкой.
5. Уксус и соль. Налить в кастрюлю из нержавеющей стали уксус 9%, всыпать немного соли, дать закипеть. Огонь выключить, в раствор положить медный предмет, не убирать его до остывания жидкости. Этот способ подходит для сильно загрязненных поверхностей.

к содержанию ↑

Чистка монет из меди

Медные монеты представляют собой антиквариат, и в наше время не выпускаются. Нередко их приходится чистить, чтобы вернуть привлекательный вид. Если монета контактировала со свинцом, налет на ней может быть желтоватым. В таком случае он прекрасно очищается столовым уксусом (9%). Зеленый налет убирают раствором лимонной кислоты (10%) или соком лимона, коричневый – аммиаком, углекислым аммонием.

Нужно помнить, что порой слой патины придает монетам более благородный и винтажный вид, поэтому удалять его желательно не всегда. Некоторые, напротив, стараются искусственно состарить деньги домашним способом. Для этого надо взять литр дистиллированной воды, 5 г аптечной марганцовки, 50 г медного купороса. Раствор нагреть, не кипятя, бросить в него монеты, оставить до достижения нужного оттенка. Для закрепления эффекта высохшие деньги обработать смесью бензола и спирта (1:1). После монеты обретут красивый состаренный облик и смогут украсить любую коллекцию предметов антиквариата.

Коррозия меди

Медь относится к категории материалов, которые подвергаются коррозии при воздействии агрессивных сред. В результате происходит порча материала, постепенное разрушение и потеря нормальных эксплуатационных качеств.

Во многом особенности процесса и его динамика могут отличаться в зависимости от среды, температурных условий и других характеристик.

Рассмотрим, в каких средах материал начинает портиться быстрее всего и как дополнительно защитить его от процесса ржавения.

Особенности разных видов агрессивных сред

Тип повреждений и скорость коррозии меди напрямую зависят от того, в какой атмосфере она находится. Даже самые качественные материалы не могут выдержать на протяжении длительного времени под сильным агрессивным воздействием.

Далее опишем основные виды сред и их воздействие на материал.

Медные детали могут использоваться в различных вариантах водных сред. Меняется состав жидкости, скорость ее движения и другие важные характеристики.

Основной параметр, влияющий на интенсивность протекания процесса – наличие на поверхности материала уже успевшей сформироваться оксидной пленки.

Есть несколько параметров, влияющих на протекание процесса в водной среде:

• Интенсивность движения потока. Коррозия меди в воде усиливается, когда поток движется с большой скоростью. В таком случае процесс ржавения будет называться ударным.
• Степень аэрированности. Чем больше в воде кислорода, тем выше скорость протекания ударной коррозии. Это особенно актуально для воды с пониженной жесткостью и значительной степенью содержания хлора.
• Климатическая зона. Обычно в теплых и влажных областях скорость протекания процесса становится значительно выше.
• Состав воды. Как и для других видов металлов, морская вода представляет для меди самую большую опасность. Есть значительный риск развития электрохимической коррозии меди при контакте нескольких видов металлических изделий, расположенных неподалеку друг от друга. Но есть и преимущество – исключено биологическое ржавение, потому что на медных поверхностях вредоносные морские микроорганизмы не выживают. При использовании в чистой воде, опасность намного меньше, потому часто медные трубы применяются для монтажа системы отопления и водоснабжения в частном секторе.

Иногда разрушение может стимулироваться и неожиданными катализаторами. Один из них – прохождение воды через сильно изношенные коммунальные сети. Если в воде большое количество железа, есть большой риск начала электрохимического процесса.

Стоит также обратить внимание на то, какие материалы располагаются рядом с медными изделиями в условиях высокой влажности.

Среди наиболее опасных – алюминий и цинк.

Универсальным решением для проблемы использования труб в коммунальных сетях, становится применение в процессе их изготовления луженой меди. В этом случае изнутри труба покрывается оловом.

Стоимость производства становится выше, но процесс окупает себя за счет увеличения продолжительности использования без замен.

Атмосферное воздействие

Этот тип материала – один из наиболее стойких среди всех представленных на рынке, когда дело доходит до применения на открытом воздухе.

Главное свойство материала в таком случае – возможность постепенного появления оксидной пленки (патины). Именно патина становится естественным защитным покрытием, которое ограничивает контакт такого вида сырья со множеством типов потенциальных окислителей.

Таким образом достигается аналогичный цинкованию эффект, но без использования дополнительных примесей и составов.

По причине склонности к патинированию, можно свободно использовать медь на открытом воздухе. Этим часто пользуются архитекторы, когда нужно обеспечить покрытие кровли, создание малых архитектурных форм и решить другие вопросы в рамках комплексного благоустройства.

Скорость появления патины может отличаться в зависимости от климатической зоны, средних температур и других особенностей.

Вероятность негативного воздействия атмосферы увеличивается в том случае, если в воздухе много посторонних примесей. Особенно часто начинает развиваться коррозия в местах, где в воздушной среде рассеяно много хлоридов и сульфидов.

Почва

При ответе на вопрос о том, может ли медь ржаветь, когда изделие помещается в почву, важно учитывать главный параметр грунта – рН или степень щелочности.

Чем она выше, тем больше будет кислотность. Так как кислоты негативно влияют на состояние меди и запускают процесс коррозии, лучше не использовать материал в сильно щелочных грунтах.

Еще один потенциальный фактор опасности – большая концентрация грунтовых микроорганизмов.

Проблем связана с тем, что в процессе своей жизни они выделяют сероводород.

Это еще одно вещество, которое негативно влияет как на саму медь, так и на ее многочисленные сплавы.

Обычно при контакте с негативными факторами грунта, на поверхности материала начинают накапливаться продукты коррозии. Они наслаиваются друг на друга, пленка может становиться рыхлой, неоднородной.

Потому если в атмосфере на материале возникает благородная патина, то в почве структура сильно отличается. Чаще всего – это крупные слоистые твердые наросты.

Интересная особенность меди заключается в том, что даже если она провела в земле много лет, большинство продуктов окисления можно удалить механическим или химическим методами.

Может ли ржаветь луженая медь

Выше отмечалось, что одним из средств борьбы с коррозией медных труб становится использование процесса лужения – нанесения на внутреннюю поверхность слоя олова. Но важно понимать, что для металлического изделия это не панацея.

Само оловянное покрытие становится анодом. Это значит, что по отношению к меди у него более отрицательный потенциал.

Главное условие защиты от ржавения заключается в том, чтобы на оловянном слое не было трещин и иных дефектов. Если они все-таки появляются, коррозия меди на воздухе протекает намного быстрее.

В каких средах можно и нельзя использовать медь

При правильной обработке, материал прослужит без коррозии более 100 лет. Но важно понимать, где медь будет устойчива к катализаторам коррозии, а где есть большой риск ее появления.

Безопаснее всего применять материал на открытом воздухе и в пресной воде, вне зависимости от степени охлаждения или нагрева. В морской воде материал также долго остается неповрежденным и сохраняет свои эксплуатационные характеристики.

Также можно не беспокоиться за сохранность медной детали, если в окружающей среде нет сильных окислителей.

Опасность потенциально может появляться в том случае, если в почве, воде или воздухе есть много сероводорода, присутствует угольная кислота, соли тяжелых металлов, амины.

Когда вода сильно аэрирована, также возникает значительная опасность ударной коррозии и других видов постепенного разрушения.

Потому при покупке такого материала очень важно понимать, где вы будете использовать медное изделие, и какие внешние угрозы будут действовать на него в процессе эксплуатации.

О важности чистки

Чтобы продлить срок использования вашего изделия, его нужно регулярно чистить.

Постепенно большинство типов бытовых приборов и других материалов могут потерять товарный вид и потускнеть из-за образования оксидной пленки.

Это красивое средство для состаривания посуды или других видов изделий, но многим присутствие патины не нравится.

Есть несколько наиболее распространенных методов очистки, помогающих снять патину и оставить основной материал без повреждений:

• Специальные растворы для мытья посуды. В таком случае поверхность становится более восприимчивой к удалению оксидной пленки. Если она появилась недавно, снять продукты окисления можно будет, не прикладывая серьезных усилий.
• Лимонная кислота. Может использоваться как в составе раствора, так и при простом воздействии на поверхность свежеразрезанной долькой. Патина удаляется быстро и эффективно.
• Уксус. Оказывает такое же действие, как и лимон. Для улучшения эффекта, его часто смешивают с солью или мукой.

И это только часть методов, которые можно применять для борьбы с патиной.

Как защитить медь от коррозии

Существует множество средств, которые позволяют уменьшить вероятность появления коррозии в различных средах. Среди них такие, как:

• Изменение состава материала. Использование легирования позволяет значительно увеличить уровень коррозийной стойкости. При этом примеси могут быть разные – главное учитывать область использования готовой детали и понимать потенциальные риски, чтобы их устранить.
• Лужение. Процесс заключается в обработке жидким оловом. На поверхности создается эффективный защитный слой. При условии отсутствия дефектов, он ограничит контакт с атмосферой и другими факторами, приводящими к появлению коррозии.
• Контроль за областью использования. При закупке медных изделий важно понимать, где вы будете их применять. Требуется оградить материал от контакта с серой и ее соединениями, не допустить, чтобы поблизости располагались цинковые или алюминиевые детали. Они могут спровоцировать появление электрохимической коррозии.

Учет стандартных требований по использованию медных изделий позволит значительно увеличить срок их службы и не допустить проблем с возникновением коррозии.

Причины коррозии меди.

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».

• 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.

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

Какие факторы разрушают структуру меди

Что такое коррозия

Это разрушение металлов в результате воздействия на них окружающей среды. В странах с хорошо развитой промышленность ущерб от коррозии составляет 4–5% национального дохода. Портятся не только металлы, но и механизмы, и детали, изготовленные из них, что ведет к очень большим затратам. В результате ржавления трубопроводов зачастую происходит утечка вредных химических веществ, что приводит к загрязнению почвы, воды и воздуха. Все это пагубно сказывается на здоровье людей. Коррозия меди является спонтанным ее разрушением под влиянием отдельных элементов среды обитания человека. Причина порчи металла заключается в неустойчивости его к отдельным веществам, находящимся в воздухе. Скорость коррозии тем больше, чем выше температура.

Условия разрушения материала

Несмотря на устойчивость к порче, даже медные изделия при определенных условиях могут ржаветь. Меньше всего подобные явления выражены во влажном воздухе, воде, почве, больше – в кислой среде.

Серьезно снизить коррозию можно путем лужения – покрытия меди слоем олова. Качественное лужение дает надежную защиту от повреждений, повышает коррозионную стойкость, делает материал не подверженным действию высоких температур, дождя, града, снега. Срок службы луженых изделий составляет более 100 лет без потери первоначальных свойств.

Влияние воды

Скорость коррозии меди в воде сильно зависит от наличия оксидной пленки на ее поверхности, а также от степени насыщенности воды кислородом. Чем больше содержание последнего, тем интенсивнее протекает разрушение материала. В целом, медь считается стойкой к вредному воздействию соленой и пресной воды, и пагубно влияют на нее только растворенные ионы хлора, низкий уровень pH. Прочность, неподверженность ржавлению позволяет применять материал для изготовления трубопроводов.

Если на поверхности изделия, покрытого медью, имеется коричневая или зеленая оксидная корка, разрушающие вещества в малой степени проникают внутрь. Обычно оксидный слой формируется спустя 60 дней нахождения металла в воде. Более прочной считается зеленая корка (карбонатная), рыхлой и менее крепкой – черная (сульфатная).

В морской воде уровень коррозии практически такой же, как и в пресной. Лишь при ускорении движения жидкости коррозия становится ударной, поэтому – более интенсивной. Медь – материал, который не способен обрастать морскими микроорганизмами, ведь его ионы губительны для моллюсков, водорослей. Это свойство металла используется в судоходстве, рыбном хозяйстве.

Свойства меди

Медь – это самый первый металл, который стал использовать человек. Она золотистого цвета, а на воздухе покрывается оксидной пленкой и приобретает красно-желтый цвет, что отличает ее от других металлов, имеющих серый оттенок. Она очень пластична, обладает высокой теплопроводностью, считается отличным проводником, уступая только серебру. В слабой соляной кислоте, пресной и морской воде коррозия меди незначительная.

На открытом воздухе происходит окисление металла с образованием оксидной пленки, защищающей металл. Со временем она темнеет и становится коричневого цвета. Слой, покрывающий медь, называют патиной. Он изменяет свой цвет от коричневатого оттенка до зеленого и даже черного.

Чистка монет из меди

Медные монеты представляют собой антиквариат, и в наше время не выпускаются. Нередко их приходится чистить, чтобы вернуть привлекательный вид. Если монета контактировала со свинцом, налет на ней может быть желтоватым. В таком случае он прекрасно очищается столовым уксусом (9%). Зеленый налет убирают раствором лимонной кислоты (10%) или соком лимона, коричневый – аммиаком, углекислым аммонием.

Нужно помнить, что порой слой патины придает монетам более благородный и винтажный вид, поэтому удалять его желательно не всегда. Некоторые, напротив, стараются искусственно состарить деньги домашним способом. Для этого надо взять литр дистиллированной воды, 5 г аптечной марганцовки, 50 г медного купороса. Раствор нагреть, не кипятя, бросить в него монеты, оставить до достижения нужного оттенка. Для закрепления эффекта высохшие деньги обработать смесью бензола и спирта (1:1). После монеты обретут красивый состаренный облик и смогут украсить любую коллекцию предметов антиквариата.

Электрохимическая коррозия

Это самый распространенный вид разрушения металлических изделий. Электрохимическая коррозия разрушает детали машин, различные конструкции, находящиеся в земле, воде, атмосфере, смазочно-охлаждающих жидкостях. Это повреждение поверхности металлов под воздействием электрического тока, когда при химической реакции происходит отдача и перенос электронов с катодов на аноды. Способствует этому неоднородная химическая структура металлов. При контакте меди с железом в электролите возникает гальванический элемент, где железо становится анодом, а медь – катодом, потому что железо в ряду напряжений по таблице Менделеева стоит левее меди и обладает большей активностью.

В паре железа с медью коррозия железа наступает быстрее, чем меди. Это происходит потому, что при разрушении железа электроны от него переходят к меди, которая остается защищенной до тех пор, пока полностью не разрушится весь слой железа. Этим свойством часто пользуются для защиты деталей и механизмов.

Влияние примесей на порчу металлов

Известно, что металлы в чистом виде практически не подвергаются коррозии. Но на практике все материалы содержат какое-то количество примесей. Как же влияют они на сохранность при эксплуатации изделий? Допустим, что имеется деталь, изготовленная из двух металлов. Рассмотрим, как происходит коррозия меди с алюминием. При нахождении на воздухе ее поверхность покрывается тончайшей пленкой из воды. Надо заметить, что вода разлагается на ионы водорода и гидроксид-ионы, а углекислый газ, растворенный в воде, образует угольную кислоту. Получается, что медь и алюминий, погруженные в раствор, создают гальванический элемент. Причем алюминий – анод, медь – катод (алюминий в ряду напряжений стоит левее меди).

Ионы алюминия попадают в раствор, а к меди переходят избыточные электроны, разряжая у ее поверхности ионы водорода. Ионы алюминия и гидроксид-тоны соединяются и откладываются на поверхности алюминия в виде белого вещества, вызывая коррозию.

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.

Коррозия меди в кислых средах

Медь проявляет хорошую устойчивость к коррозии в любых условиях, так как нечасто вытесняет водород, потому что она в электрохимическом ряду напряжений стоит около благородных металлов. Широкое использование меди в химической промышленности вызвано ее стойкостью ко многим агрессивным органическим средам:

• нитратам и сульфидам;
• фенольным смолам;
• уксусной, молочной, лимонной и щавелевой кислоте;
• гидроокиси калия и натрия;
• слабым растворам серной и соляной кислоты.

С другой стороны, отмечается сильное разрушение меди в:

• кислых растворах солей хрома;
• минеральных кислотах — хлорной и азотной, причем коррозия усиливается с увеличением концентрации.
• концентрированной серной кислоте, усиливаясь при повышении температуры;
• гидроокиси аммония;
• окисляющих солях.

Почему ржавеет медь и как защитить ее от коррозии

Изделия из меди используются человеком на протяжении нескольких веков. В дореволюционные времена цена этого металла приравнивалась к стоимости золота, настолько дорогим было его производство. Сейчас медь намного подешевела, поэтому из нее, кроме украшений, делают посуду, интерьерные аксессуары и иные предметы.

Коррозия меди, в отличие от железа, развивается медленно благодаря ее устойчивости к данному явлению, и все-таки иногда приходится принимать меры по очистке изделий от некрасивого налета.

Методы предохранения металла

Практически все металлы в газообразной или жидкой среде подвергаются поверхностному разрушению. Основным способом защиты меди от коррозии является нанесение на поверхность изделий защитного слоя, состоящего из:

• Металла – на медную поверхность изделия наносится слой металла, который более устойчив к коррозии. Например, в качестве него используют латунь, цинк, хром и никель. В этом случае контакт с окружающей средой и окисление будет происходить с металлом, используемым для покрытия. Если защитный слой частично портится, то происходит разрушение основного металла – меди.
• Неметаллических веществ – это неорганические покрытия, состоящие из стекловидной массы, цементного раствора, или органические – краски, лаки, битум.
• Химических пленок – защиту образуют химическим способом, создавая на поверхности металла соединения, надежно предохраняющие медь от коррозии. Для этого используют оксидные, фосфатные пленки или насыщают поверхность сплавов азотом, органическими веществами либо обрабатывают углеродом, соединения которого надежно сохраняют ее.

Кроме этого, в состав медных сплавов вводят легирующий компонент, который усиливает антикоррозийные свойства, или изменяют состав окружающей среды, удаляя из нее примеси и вводя ингибиторы, замедляющие протекание реакции.

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.

Защита меди от коррозии – лучшие методы

Как быстро ржавеет медь и что с этим делать

Медные изделия применяются людьми на протяжении многих веков. Даже в древнейшие времена стоимость такого металла могла приравниваться к стоимости золота, так как производства данного металла было очень дорогостоящим.

На данный момент медь стала куда дешевле, и потому из нее, помимо украшений, стараются делать посуду, аксессуары в интерьер и остальные предметы. Не задумывались ли над тем, как быстро ржавеет медь?

Коррозия меди, в отличия от того же железа, развивается крайне медленно за счет ее устойчивости к такому явлению, и все же иногда требуется принимать меры по очищению изделий от ужасного налета.

Коррозия металлов/сплавов – что это

Под ржавлением подразумевается процесс разрушения металла под воздействием негативных факторов в окружающей среде. В той или иной мере будут ржаветь все металлы, сплавы, и в результате этого на них появляется ржавчина и места ухудшения целостности (а именно, дыры). Со временем могут начать портиться все неметаллы – примером можно называть старение резины или даже пластика от воздействия с кислородом, при постоянном контакте с водой, а еще из-за температурных перепадов.

Главной первопричиной ржавления можно считать термодинамическую неустойчивость металла к воздействию факторов физического типа или даже веществ химического происхождения, которые есть в контактной среде. В сравнении с железом медь будет окисляться куда меньше, но при увеличении температуры такой процесс будет сильно ускоряться. При регулярном нахождении в среде при температуре выше +105 градусов любой металл будет ржаветь в несколько раз быстрее.

Подробности

Коррозионные качества

Медь представляет собой металл с высокими свойствами пластичности, которые имеют красновато-золотистый цвет, а после снятия оксидной пленки немного розоватым. По электрической проводимости он будет уступать только серебру, еще характеризуется огромной степенью тепловой проводимости. За счет низкого удельного сопротивления медь используется в электротехнике – она идет на изготовление пластинок из меди, обмотки электрической двигателей, проволоки.

Обратите внимание, что из-за прекрасных антикоррозионных свойств металл будет включаться в сплавы для усовершенствования их инженерных характеристик (латунь, бронза и прочие). В гальванической среде медь превращается в катод, и начинает вступать в электрохимические процессы, а еще вызывает ускоренный процесс ржавления остальных металлов.

Медь является неактивным химическим элементов, и потому она практически не взаимодействует с водой (морской или пресной), воздухом. Если воздух сухой, на поверхность материала будет формироваться оксидная пленка с толщиной до 50 мн. Изделие из меди начинает темнеть, становится зеленоватым или коричневым, и это называется патиной. Во множестве случаев патина воспринимается, как покрытие декоративного типа. Коррозионная интенсивность мала при контактировании с разведенной соляной кислотой, но при реакции со множеством остальных кислот, с галогенами, «царской водкой» металл будет окислен с образованием медного карбоната.

Условия для разрушения меди

Несмотря на стойкости к порче, даже изделия из меди при определенных условиях способны ржаветь. Меньше всего такие явления выражены в воде, влажном воздухе, почве и даже больше – в среде кислого типа. Ощутимо уменьшать коррозию можно посредством лужения – покрытия меди оловянным слоем. Качественный процесс лужения дает надежность и защиту от дефектов, а еще повышает устойчивость к коррозии, делает материал не подверженным воздействию высокой температуры, града, дождя и снега. Срок применения луженых изделий будет составлять больше сотни лет без потери первозданных качеств.

Воздействие воды

Защита меди от коррозии очень важна. Скорость ржавления меди в воде будет сильно зависеть от наличия пленки оксидного типа на ее поверхности, а также от уровня насыщенности воды посредством кислорода. Чем больше кислорода в воде, тем интенсивнее будет протекать разрушение материала. В целом же, медь можно считать устойчивой к вредоносному воздействию пресной и соленой воды, и негативно воздействуют на нее лишь растворенные хлорные ионы, а еще низкая степень рН. Прочность, а также неподверженность ржавлению дает возможность применять материалы для изготовления трубопровода.

Обратите внимание, что, если на поверхности изделия, которое покрыто посредством меди, имеет зеленая или даже коричневая оксидная корочка, разрушающие компоненты в малой степени будут проникать внутрь. Как правило, слой оксида образуется спустя 2 месяца нахождения металла в воде. Намного прочнее будет считаться зеленая корочка (то есть карбонатная), рыхлой и не такой крепкой – черная (сульфатная).

В воде из моря степень коррозии почти такой же, как и в обычной, то есть пресной. Лишь при ускорении передвижения воды ржавление станет ударным, и потому более интенсивным. Медь является материалом, который не может обрастать морскими микроскопическими организмами, потому что его ионы губительные для водорослей и моллюсков. Такое свойство металла применяется в судоходстве, а также в рыбном хозяйстве.

Влияние щелочей и кислот

В щелочах медь не будет портиться, потому что материал сам по себе является щелочным, зато кислоты для нее будут являться самыми негативными по воздействию. Самая быстрая и значимая коррозия будет происходить при контактировании с серой и ее кислотными типами соединений, а азотная кислота способна полностью разрушать структуру материала. В концентрированной кислоте медь начинает растворяться, и потому при изготовлении оборудования для промышленности нефтегазового типа требуется дополнительная защита.

С такой целью применяют ингибиторы – замедлители химической реакции:

1. Экранирующие – создают пленку, которая не дает кислотам достигать медной поверхности.
2. Окислительные – помогают превратить верхний слой в окись, которая начнет вступать в реакцию с кислотами без вреда непосредственно для самого металла.
3. Катодные – увеличивают катодное перенапряжение, чем замедлят реакцию.

Рассмотрим еще кое-что, касающееся коррозии

Коррозия от влажного воздуха и почвы

В почве проживает большое количество микроскопических организмов, которые способны вырабатывать сероводород, так как среда тут кислая, а скорость коррозии меди возрастет. Чем больше отклонение значения рН в стороне окисления, тем скорее будут протекать разрушительные процессы. Если почва оснащена кислородом, то металл начинает окисляться, но ржаветь будет меньше. При длительном нахождении изделий из меди в земле они начинают зеленеть, становятся рыхлыми и способны даже рассыпаться. Краткосрочное пребывание в грунте вызывает образование патины, от которой предмет можно очищать. Кстати, влажный воздух способен плохо сказываться на состоянии материала лишь при длительном контакте, а для начала тоже вызывает образование патины (оксидного слоя). Исключение будет составлять пар, который насыщенный сульфидами, хлоридами, углекислотой – в нем коррозия будет развиваться стремительнее.

Почему медные изделия требуется регулярно очищать?

Ковши из меди, турки, самовары отличаются высокой степенью тепловой проводимости, и потому нагревание в них протекает равномерно, а продукты будут приготовлены быстрее. Это обусловлено высокую популярность изделий в быту. Потребность в очистке медных предметов обусловлено утратой ими визуальной привлекательности спустя время. Особенно быстро начинают тускнеть и теряют естественный цвет изделия, которые находятся на воздухе или даже часто нагревающиеся.

Коррозия меди в виде оксидной пленки (патины) популярна лишь в тот момент, где требуется придание предметам винтажного облика, стилизация под старину. В обратном случае она будет портиться внешний вид посуды, утвари, а также статуэток и украшений. Чтобы устранять оксидный налет, элементы потемнения и вернуть прежний блеск, требуется время от времени чистить предметы. Также очищение требуется для того, чтобы исключить попадания в пищу вредоносных соединений, которые способы присутствовать в зеленом и черном слое.

Эффективные способы очистки меди

Произвести очищение медных предметов несложно, для этого не требуются дорогостоящие средства. Вот наиболее популярные методики, которые используют в домашних условиях:

1. Кетчуп – возьмите немного кетчупа из томатов, смажьте им изделие и оставьте на пару минут. После сполосните струей чистой и прохладной воды.
2. Раствор для мытья посуды – следует намылить хозяйственную губку простым средством для посуды, тщательно протирайте поверхность и смывайте водой. такой метод лучше всего подойдет для изделий, которые лишь слегка потускнели.
3. Лимон – следует натереть медную поверхность лимонной долькой, а после пройдитесь по нему щеточкой с жесткими ворсинками и помойте водой.
4. Мука и уксус – влейте в чашку малое количество, добавьте муки до получения теста со средней густотой. Смажьте медное изделие посредством теста, оставьте до просыхания, а после удалите остатки. После остается натереть изделия мягкой тряпкой.
5. Соль и уксус – налейте в кастрюльку из нержавеющей стали уксус 9%, всыпьте немного соли и доведите до кипения. Огонь следует выключить, закинуть в раствор предмет из меди, не убирать его до остывания жидкости. Данный способ подойдет для очень загрязненных поверхностей.

А теперь рассмотрим, как чистить медные монеты.

Очистка медных монет

Именно монетки из меди представляют собой антиквариат, и в наше время не будут выпускаться. Нередко требуется их очищать, чтобы вернуть красивый внешний вид. Если монета из меди контактировала со свинцом, налет на ней бывает желтоватым. В этом случае он будет прекрасно очищаться посредством столового уксуса (9%). Зеленый налет следует убрать посредством раствора лимонной кислоты (10%) или даже лимонным натуральным соком, коричневый аммиаком или углекислым аммонием.

Следует помнить о том, что иногда слой патины помогает придавать монетам более винтажный и благородный внешний вид, и потому удалять его стоит не всегда. Некоторые де стараются искусственно состарить деньги домашним методом. Для этого возьмите литр дистиллированной воды, 5 грамм марганцовки (аптечной) и 50 грамм медного купороса. Раствор следует нагреть, не доводя до кипения, бросить в него монеты, оставить до получения требуемого оттенка. Для закрепления полученного эффекта просохшие деньги обработайте все смесью спирта и бензола (1 к 1). После монеты обретают красивый состаренный вид и способны украшать любые коллекции антикварных предметов.

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.

Медь с полированной поверхностью в условиях сухого воздуха коррозии не подвержена, 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.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
• Относительно других металлов и сплавов медь выступает катодом. Поэтому при контакте с ней в растворах солей или кислот они более подвержены коррозии.

Коррозионные свойства меди в различных средах

Среда	Концентрация, %	Т0, С	Скорость коррозии, мм/год	Оценка, балл*1
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 150 0 С.

*3 В отсутствии воздуха

Популярные товары