Оценка коррозионного воздействия эластомеров на медь.

Медь высоко ценится за свою превосходную электропроводность, теплопроводность, пластичность и присущую ей устойчивость к коррозии по сравнению со многими металлами, такими как железо. Однако она подвержена коррозии. Это химическая или электрохимическая реакция с окружающей средой, которая влияет на внешний вид, рабочие характеристики и иногда на структурную целостность металла. Коррозия меди обычно образует защитный слой, но при определенных условиях может вызывать проблемы.

При воздействии воздуха и влаги медь первоначально окисляется, образуя тонкий красновато-коричневый слой оксида меди. Со временем, особенно на открытом воздухе или во влажной среде, он превращается в более сложный, стабильный слой, называемый патиной, в результате реакций с диоксидом углерода, соединениями серы, кислородом и другими элементами атмосферы. Эта патина чрезвычайно полезна: она действует как барьер, значительно замедляя дальнейшую коррозию и защищая нижележащий металл. В большинстве атмосферных условий скорость коррозии остается очень низкой, а патина повышает прочность материала, а не повреждает его.

Хотя во многих случаях патина выполняет защитную функцию, коррозия при определенных условиях может оказывать вредное воздействие:

• Потеря материала и ослабление конструкции: В агрессивных средах (например, в кислых водах, почвах с высоким содержанием хлоридов или загрязненном воздухе) коррозия может стать локализованной, а не однородной. К таким типам относятся:
• Точечная коррозия: глубокие локализованные отверстия в трубах, которые могут привести к микроскопическим протечкам.
• Эрозионная коррозия: ускоряется высокоскоростным турбулентным потоком воды, отслаивает защитные пленки и истончает стенки труб.
• Гальваническая коррозия: при контакте меди с менее благородными металлами (например, в смешанных трубопроводных системах) она действует как катод и ускоряет коррозию другого металла, но сама медь при этом меньше повреждается.
• Ухудшение свойств: чрезмерная коррозия снижает механическую прочность, в некоторых случаях увеличивает хрупкость и ухудшает проводимость, если образуются толстые изоляционные слои. В электрических или тепловых приложениях даже незначительные изменения поверхности могут повлиять на производительность.
• Попадание меди в воду (водопроводные системы): Коррозионная вода (низкий pH, мягкая вода, высокое содержание хлоридов/сульфатов, застой) растворяет медь в трубах, что приводит к:
• На светильниках появились сине-зеленые пятна.
• Металлический или горький привкус в питьевой воде.
• Высокий уровень меди в крови, который может превышать санитарные нормы.
• Коррозия подповерхностных слоев/почвы: В некоторых типах почв (с высоким содержанием сульфатов/хлоридов, плохим дренажем, повышенной влажностью) защитные пленки разрушаются, что приводит к ускоренной эрозии.
• Другие специфические эффекты: в биотопливе или маслах коррозия меди (измеряемая с помощью тестов с медными полосками) указывает на деградацию топлива. В хранилищах ядерных отходов или морской среде ионы хлорида могут увеличивать скорость коррозии даже при низком содержании кислорода.

В целом, коррозия меди обычно самоограничивающаяся и защитная, что делает ее одним из самых долговечных металлов для кровельных, сантехнических и электротехнических работ. Проблемы возникают главным образом в агрессивных или застойных условиях, и в этих случаях необходимы профилактические меры (например, водоподготовка, покрытия или выбор сплава).

Для оценки коррозионного воздействия эластомеров — резиноподобных полимеров, обычно используемых в прокладках, уплотнениях или покрытиях, — на медь применяются различные методы.

Эластомеры могут быть подвержены коррозии из-за выщелачивания таких соединений, как сера, кислоты, амины или галогены. Эти соединения реагируют с медью, образуя оксиды, сульфиды или другие коррозионные побочные продукты. Это особенно важно в тех областях применения, где эластомеры контактируют с медными компонентами, например, в автомобильной, электрической или сантехнической технике. Оценка обычно включает контролируемые испытания на воздействие окружающей среды с последующей количественной или качественной оценкой.

Основные подходы следующие:

• Испытания на контактное воздействие в контролируемых условиях: Эти испытания ускоряют коррозию и позволяют получить более быстрые результаты, имитируя реальные условия, в которых эластомеры находятся в непосредственном контакте с медью. Для ускоренных испытаний используются агрессивные среды, такие как камера солевого тумана (стандарт ASTM B117) или 3-5%-ный раствор хлорида натрия, имитирующие морские или промышленные условия.

Оценка производится следующим образом:

• Визуальный осмотр: используется 5-балльная шкала (0 – отсутствие коррозии, 1 – очень незначительная, например, небольшое изменение цвета), 2 – небольшая точечная коррозия, 3 – умеренная, видимая патина или отложения, 4 – сильная, глубокая точечная коррозия, 5 – крайне выраженное структурное повреждение).
• Гравиметрический метод (измерение потери веса): образцы меди взвешиваются до и после воздействия. Продукты коррозии очищаются слабой кислотой, высушиваются, и рассчитывается потеря массы. Большая потеря массы указывает на высокую степень коррозии.
• Изменения размеров: Толщина эластомера измеряется до и после обработки для проверки набухания или деформации. Это может быть связано с проникновением агрессивных веществ.
• Электрохимические методы: Они позволяют получить количественные данные о кинетике коррозии и подходят для точных лабораторных исследований.
• Электрохимическая импедансная спектроскопия: медно-эластомерные сборки погружают в электролит. Используется трехэлектродная схема: медь в качестве рабочего электрода, платина в качестве противоэлектрода и серебро/хлорид серебра в качестве электрода сравнения. Небольшое переменное напряжение подается в диапазоне частот до и после воздействия. Более низкое поляризационное сопротивление указывает на более высокую скорость коррозии, обусловленную эластомерным эффектом.
• Потенциалодинамическая поляризация: это установка, аналогичная электрохимической импедансной спектроскопии. Испытание проводится с контактом с эластомером и без него. Более высокая плотность тока означает, что эластомер корродирует быстрее. Для медных сплавов используется стандарт ASTM G61.
• Сканирующий зонд Кельвина: с помощью микрополевой электрохимической рабочей станции медная поверхность сканируется до и после воздействия эластомера. Измеряются разности потенциалов Вольта для картирования зон коррозии.
• Стандартизированные тесты, специфичные для эластомеров на меди, следующие:
• VW PV 3976 Износостойкость глянцевых поверхностей в салонах автомобилей.
• Стандартные методы испытаний ASTM E478 для химического анализа медных сплавов.
• Стандарт ASTM G38 «Практика подготовки и использования образцов для испытаний С-образных колец на коррозионное напряжение».

На протяжении многих лет наша организация, располагающая компетентным и опытным персоналом, понимает потребности своих клиентов, предоставляет им необходимые передовые услуги по тестированию и оказывает помощь в создании, внедрении и совершенствовании систем управления. В рамках этой деятельности мы также предоставляем предприятиям услуги по оценке коррозионного воздействия эластомеров на медь.