Ocena wpływu korozyjnego elastomerów na miedź

Miedź jest powszechnie ceniona za doskonałą przewodność elektryczną, przewodność cieplną, ciągliwość i naturalną odporność na korozję w porównaniu z wieloma metalami, takimi jak żelazo. Jednak ulega korozji. Jest to reakcja chemiczna lub elektrochemiczna z otoczeniem, która wpływa na jej wygląd, właściwości użytkowe, a czasem także na integralność strukturalną. Korozja miedzi zazwyczaj tworzy warstwę ochronną, ale w pewnych warunkach może powodować problemy.

Miedź wystawiona na działanie powietrza i wilgoci utlenia się początkowo, tworząc cienką, czerwonobrązową warstwę tlenku miedzi. Z czasem, zwłaszcza na zewnątrz lub w wilgotnym środowisku, przekształca się ona w bardziej złożoną, stabilną warstwę zwaną patyną, poprzez reakcje z dwutlenkiem węgla, związkami siarki, tlenem i innymi pierwiastkami atmosferycznymi. Patyna jest niezwykle korzystna: działa jak bariera, znacznie spowalniając dalszą korozję i chroniąc metal znajdujący się pod spodem. W większości warunków atmosferycznych tempo korozji pozostaje bardzo niskie, a patyna zwiększa trwałość materiału, zamiast go uszkadzać.

Mimo że w wielu przypadkach patyna pełni funkcję ochronną, korozja może mieć szkodliwe skutki w pewnych warunkach:

• Utrata materiału i osłabienie konstrukcji: W agresywnych środowiskach (np. kwaśnych wodach, glebach o wysokiej zawartości chlorków lub zanieczyszczonym powietrzu) ​​korozja może być lokalna, a nie jednorodna. Do jej rodzajów należą:
• Korozja wżerowa: Głębokie, zlokalizowane otwory w rurach, które mogą powodować nieszczelności.
• Korozja erozyjna: przyspieszana przez turbulentny przepływ wody o dużej prędkości, powoduje zerwanie warstw ochronnych i zmniejszenie grubości ścianek rur.
• Korozja galwaniczna: Kiedy miedź styka się z metalami mniej szlachetnymi (na przykład w mieszanych systemach rurowych), działa jak katoda i przyspiesza korozję drugiego metalu, ale sama miedź ulega mniejszemu uszkodzeniu.
• Degradacja właściwości: Nadmierna korozja zmniejsza wytrzymałość mechaniczną, w niektórych przypadkach zwiększa kruchość i pogarsza przewodność, jeśli powstaną grube warstwy izolacji. W zastosowaniach elektrycznych lub termicznych nawet drobne zmiany powierzchni mogą wpłynąć na wydajność.
• Uwalnianie miedzi do wody (instalacje hydrauliczne): Woda korozyjna (niskie pH, miękka woda, wysokie stężenie chlorków/siarczanów, stagnacja) rozpuszcza miedź w rurach, co powoduje:
• Niebiesko-zielone przebarwienia na oprawach.
• Metaliczny lub gorzki smak wody pitnej.
• Wysoki poziom miedzi, który może przekraczać normy zdrowotne.
• Korozja podpowierzchniowa/glebowa: W niektórych glebach (wysoka zawartość siarczanów/chlorków, słabe odwodnienie, wilgoć) powłoki ochronne ulegają zniszczeniu, co prowadzi do przyspieszonej erozji.
• Inne specyficzne efekty: W biopaliwach lub olejach korozja miedzi (mierzona za pomocą testów z użyciem pasków miedzianych) wskazuje na degradację paliwa. W składowiskach odpadów jądrowych lub w środowisku morskim jony chlorkowe mogą zwiększać szybkość korozji nawet przy niskim stężeniu tlenu.

Ogólnie rzecz biorąc, korozja miedzi zazwyczaj ogranicza się samoistnie i ma właściwości ochronne, co czyni ją jednym z najtrwalszych metali stosowanych w pokryciach dachowych, instalacjach wodno-kanalizacyjnych i instalacjach elektrycznych. Problemy pojawiają się głównie w agresywnych lub stojących warunkach, dlatego konieczne jest podjęcie środków zapobiegawczych (np. uzdatnianie wody, stosowanie powłok lub dobór stopu).

Do oceny korozyjnego wpływu elastomerów (polimerów gumopodobnych powszechnie stosowanych w uszczelkach, uszczelnieniach i powłokach) na miedź stosuje się różne metody.

Elastomery mogą być podatne na korozję w wyniku ługowania związków takich jak siarka, kwasy, aminy lub halogeny. Związki te reagują z miedzią, tworząc tlenki, siarczki lub inne żrące produkty uboczne. Jest to szczególnie istotne w zastosowaniach, w których elastomery mają kontakt z elementami miedzianymi, takimi jak systemy samochodowe, elektryczne czy hydrauliczne. Ocena zazwyczaj obejmuje kontrolowane testy ekspozycji, a następnie ocenę ilościową lub jakościową.

Podstawowe podejścia są następujące:

• Testy ekspozycji kontaktowej w kontrolowanych warunkach: Testy te przyspieszają korozję i zapewniają szybsze wyniki, symulując rzeczywiste warunki, w których elastomery mają bezpośredni kontakt z miedzią. Do testów przyspieszonych stosuje się środowiska korozyjne, takie jak komora solna (norma ASTM B117) lub 3-5% roztwór chlorku sodu, aby naśladować warunki morskie lub przemysłowe.

Ocena odbywa się w następujący sposób:

• Kontrola wizualna: Stosowana jest skala 5-stopniowa (0 brak korozji, 1 bardzo nieznaczne, np. niewielkie przebarwienia), 2 nieznaczne wżery, 3 umiarkowane, widoczna patyna lub osady, 4 silne, głębokie wżery, 5 ekstremalne, uszkodzenia strukturalne).
• Pomiar wagowy (utrata masy): Próbki miedzi są ważone przed i po ekspozycji. Produkty korozji są czyszczone łagodnym kwasem, suszone, a następnie obliczana jest utrata masy. Wysoki ubytek masy wskazuje na wysoki stopień korozji.
• Zmiany wymiarowe: Grubość elastomeru jest mierzona przed i po aplikacji, aby sprawdzić, czy nie występuje pęcznienie lub odkształcenie. Może to być związane z infiltracją agresywnych związków.
• Metody elektrochemiczne: dostarczają danych ilościowych na temat kinetyki korozji i nadają się do precyzyjnych ocen laboratoryjnych.
• Spektroskopia impedancji elektrochemicznej: Zespoły miedzi i elastomeru zanurzane są w elektrolicie. Zastosowano układ trójelektrodowy: miedź jako elektrodę roboczą, platyna jako elektrodę przeciwelektrodową i srebro/chlorek srebra jako elektrodę odniesienia. Przed i po naświetlaniu przyłożono niskie napięcie przemienne o częstotliwościach 1000 kHz. Niższa rezystancja polaryzacji wskazuje na wyższą szybkość korozji ze względu na efekt elastomeru.
• Polaryzacja potencjalnodynamiczna: Jest to metoda podobna do spektroskopii impedancji elektrochemicznej. Badanie przeprowadza się z kontaktem i bez kontaktu z elastomerem. Wyższa gęstość prądu oznacza szybszą korozję elastomeru. W przypadku stopów miedzi stosuje się normę ASTM G61.
• Skanowanie sondą Kelvina: Za pomocą stanowiska elektrochemicznego z mikropolem skanuje się powierzchnię miedzi przed i po ekspozycji na elastomer. Mierzy się różnice potencjałów Volty w celu mapowania stref korozji.
• Standaryzowane testy dotyczące elastomerów na miedzi są następujące:
• VW PV 3976 Odporność na zużycie powierzchni błyszczących we wnętrzach pojazdów.
• ASTM E478 Standardowe metody badań do analizy chemicznej stopów miedzi.
• Standardowa praktyka ASTM G38 dotycząca przygotowania i stosowania próbek do badań odporności na naprężenia i korozję pierścieni C

Nasza organizacja, dysponująca kompetentną i doświadczoną kadrą, od wielu lat rozumie potrzeby swoich klientów, zapewniając im zaawansowane usługi badawcze oraz wspierając ich we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym zakresie świadczymy również usługi dla przedsiębiorstw w zakresie oceny korozyjnego wpływu elastomerów na miedź.