Aké sú korózne mechanizmy mosadznej zliatiny?

Mosadz je široko používaná zliatina medi-zinku, ktorá je známa svojimi vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami, dobrou formovateľnosťou a atraktívnym vzhľadom. Ako dôveryhodný dodávateľ mosadznej zliatiny som bol svedkom rôznych aplikácií mosadze v odvetviach, ako sú architektúra, inštalatérske práce, elektrické a automobilové vozy. Jedným z problémov, ktorý sa často týka našich zákazníkov, je však korózia mosadzných zliatin. Pochopenie mechanizmov mosadze korózie je rozhodujúce pre zabezpečenie dlhodobého výkonu a trvanlivosti mosadzných výrobkov. V tomto blogu sa ponoríme do hlavných koróznych mechanizmov mosadzných zliatin.

Všeobecná korózia

Všeobecná korózia, tiež známa ako jednotná korózia, je najbežnejším typom korózie mosadzných zliatin. Vyskytuje sa, keď je celý povrch mosadze rovnomerne napadnutý korozívnym prostredím. V prítomnosti vlhkosti a kyslíka sa na povrchu mosadze vytvára tenká vrstva oxidu medi a oxidu zinočnatého. Táto počiatočná vrstva oxidu môže do istej miery pôsobiť ako ochranná bariéra. Avšak v agresívnych prostrediach, ako sú napríklad tie, ktoré majú vysokú vlhkosť, kyslé alebo alkalické roztoky alebo prítomnosť určitých solí, môže byť oxidová vrstva rozdelená a proces korózie pokračuje.

Chemické reakcie zapojené do všeobecnej korózie mosadze sú zložité. Napríklad v kyslom prostredí reaguje zinok v mosadze s vodíkovými iónmi (H^+)) podľa nasledujúcej rovnice:
[Zn+ 2H^+ \ RightArrow Zn^{2+}+ H_2 \ Uparrow]
Meď v mosadze môže tiež reagovať s kyslíkom a kyselinami, čím sa tvoria medené soli. Miera všeobecnej korózie závisí od niekoľkých faktorov vrátane zloženia mosadznej zliatiny, pH prostredia, teploty a prítomnosti iných kontaminantov.

Aby sa zabránilo všeobecnej korózii, je možné aplikovať povrchové úpravy, ako je pokovovanie, maľovanie alebo pasivácia. Tieto ošetrenia môžu poskytnúť ďalšiu ochrannú vrstvu na povrchu mosadze, čím sa zníži kontakt medzi mosadzou a korozívnym prostredím.

Dezinfekcia

Dezincifikácia je jedinečný a významný korózny mechanizmus v zliatinách mosadze. Je to selektívny proces korózie, v ktorom je zinok prednostne odstránený z mosadze a zanecháva za sebou pórovitú, bohatú medenú vrstvu. Tento proces sa vyskytuje hlavne v mosadzných zliatinách s relatívne vysokým obsahom zinku (zvyčajne nad 15%) v prítomnosti vody a elektrolytu.

Existujú dva typy dezincifikácie: plug - type dezincifikácie a vrstva - typ dezincifikácie. Plug - Typ dezincifikácie sa javí ako lokalizované oblasti korózie, zatiaľ čo dezincifikácia vrstvy sa vyskytuje ako súvislá vrstva na povrchu mosadze.

Hnacou silou dezincifikácie je rozdiel v elektrochemickom potenciáli medzi meďou a zinkom. Zinok je elektrochemicky aktívnejší ako meď, takže v korozívnom prostredí majú atómy zinku tendenciu rozpúšťať sa do roztoku ako zinkové ióny ((Zn^{2+})), čím zanecháva meď. Reakcia môže byť reprezentovaná ako:
[Zn \ RightArrow Zn^{2 +} +2e^-]
Elektróny uvoľnené počas rozpustenia zinku sa konzumujú znížením kyslíka alebo iných oxidačných činidiel v roztoku.

Dezincifikácia môže významne znížiť mechanické vlastnosti mosadzných výrobkov, vďaka čomu sú krehké a náchylné k zlyhaniu. Na zmiernenie dezincifikácie sa môžu použiť zliatiny s nízkym zintením zinočnatého alebo zliatinové prvky, ako je arzén (AS), antimón (SB) alebo fosfor (P), sa dajú pridať do mosadze. Tieto prvky môžu inhibovať proces dezincifikácie vytvorením ochranného filmu na povrchu mosadze.

Praskanie korózie napätia (SCC)

Krakovanie korózie stresu je komplexný korózny mechanizmus, ktorý sa vyskytuje, keď je mosadzná zliatina vystavená špecifickému korozívnemu prostrediu, zatiaľ čo pod ťahom. Kombinácia stresu a korózie môže viesť k iniciácii a šíreniu trhlín v mosadze, čo môže v konečnom dôsledku spôsobiť zlyhanie komponentu.

Stres potrebný pre SCC môže byť buď vonkajšie napätie, ako je napríklad napätie aplikované počas výrobného alebo inštalačného procesu, alebo vnútorné stresy, ako je zvyškový stres z práce na chladení alebo tepelného spracovania. Korozívne prostredie pre mosadznú SCC často obsahuje amoniak alebo zlúčeniny obsahujúce amoniak, ako aj určité solí a kyseliny.

Mechanizmus SCC v mosadze zahŕňa adsorpciu korozívnych druhov na povrchu mosadze, čo oslabuje atómové väzby na špičke trhlín. Napätie potom spôsobí šírenie trhliny cez materiál. Akonáhle trhlina dosiahne kritickú veľkosť, komponent môže náhle zlyhať.

Aby sa zabránilo SCC, je dôležité znížiť hladinu stresu v mosadzných komponentoch. To sa dá dosiahnuť správnym návrhom, tepelným spracovaním na zmiernenie zvyškového stresu a zabránenie používania mosadze v prostrediach obsahujúcich amoniak alebo iné agresívne chemikálie.

Galvanická korózia

Galvanická korózia sa vyskytuje, keď sú dva rôzne kovy alebo zliatiny v elektrickom kontakte v prítomnosti elektrolytu. V prípade mosadze, ak je v kontakte s ušľachtilejším kovom (napríklad z nehrdzavejúcej ocele) alebo menej ušľachtilým kovom (ako je hliník) v korozívnom prostredí, sa vytvorí galvanická bunka.

Aktívnejší kov (anóda) bude prednostne korodovať, zatiaľ čo šľachetný kov (katód) bude chránený. Napríklad, ak je mosadz v kontakte s hliníkom v prostredí slanej vody, hliník bude pôsobiť ako anóda a korodovať, zatiaľ čo mosadz bude pôsobiť ako katóda a bude chránená.

Rýchlosť galvanickej korózie závisí od niekoľkých faktorov, vrátane rozdielu v elektrochemickom potenciáli medzi týmito dvoma kovmi, pomeru oblasti anódy k katóde, vodivosti elektrolytu a teploty. Aby sa zabránilo galvanickej korózii, je možné vykonať opatrenia, ako je izolácia dvoch kovov od seba, použitie povlakov alebo tesnení na ich oddelenie alebo používanie obetných anód.

Aplikácie a úvahy o korózii

Mosadzné zliatiny sa používajú v širokej škále aplikácií a rôzne aplikácie môžu čeliť rôznym problémom s koróziou. NapríkladMosadzná trubicaaMosadzná trubicasa bežne používajú v inštalatérskych systémoch. V týchto aplikáciách sú mosadzné trubice vystavené vode, ktorá môže obsahovať rôzne rozpustené soli a plyny. Preto je prevencia všeobecnej korózie a dezincifikácie rozhodujúce pre zabezpečenie dlhodobého výkonu trubíc.

Mosadzná tyčsa často používa v mechanických a elektrických aplikáciách. V mechanických aplikáciách môžu byť mosadzné tyče vystavené stresu, takže je potrebné zvážiť praskanie korózie napätia. V elektrických aplikáciách musia mosadzné tyče udržiavať dobrú elektrickú vodivosť a korózia môže ovplyvniť vodivosť materiálu.

Záver

Ako dodávateľ mosadznej zliatiny chápem dôležitosť odolnosti proti korózii v mosadzných výrobkoch. Pochopením rôznych mechanizmov korózie mosadzných zliatin môžeme našim zákazníkom poskytnúť vhodné riešenia, ktoré zabránia korózii a zabezpečenie kvality a trvanlivosti našich výrobkov.

Ak vás zaujíma naše produkty zliatiny mosadz alebo máte akékoľvek otázky týkajúce sa prevencie korózie, neváhajte a kontaktujte nás a získajte ďalšiu diskusiu a potenciálne obstarávanie. Zaviazali sme sa, že vám poskytneme vysoko kvalitné mosadzné zliatiny a vynikajúcu technickú podporu.

Odkazy

1. Uhlig, HH a Revie, RW (1985). Kontrola korózie a korózie: Úvod do korózie vedy a inžinierstva. John Wiley & Sons.
2. Fontana, MG (1986). Korózne inžinierstvo. McGraw - Hill.
3. Davis, Jr (ed.). (2001). Zliatiny medi a medi. ASM International.