Vyhodnotenie korózneho vplyvu elastomérov na meď

Meď je široko cenená pre svoju vynikajúcu elektrickú vodivosť, tepelnú vodivosť, ťažnosť a inherentnú odolnosť voči korózii v porovnaní s mnohými kovmi, ako je železo. Avšak koroduje. Ide o chemickú alebo elektrochemickú reakciu s prostredím, ktorá ovplyvňuje jej vzhľad, výkon a niekedy aj štrukturálnu integritu. Korózia medi zvyčajne vytvára ochrannú vrstvu, ale za určitých podmienok môže spôsobiť problémy.

Keď je meď vystavená vzduchu a vlhkosti, najprv oxiduje a vytvára tenkú, červenohnedú vrstvu oxidu medi. Postupom času, najmä vonku alebo vo vlhkom prostredí, sa táto v dôsledku reakcií s oxidom uhličitým, zlúčeninami síry, kyslíkom a ďalšími atmosférickými prvkami transformuje na zložitejšiu a stabilnejšiu vrstvu nazývanú patina. Táto patina je mimoriadne prospešná: pôsobí ako bariéra, výrazne spomaľuje ďalšiu koróziu a chráni podkladový kov. Za väčšiny atmosférických podmienok zostáva rýchlosť korózie veľmi nízka a patina skôr zvyšuje odolnosť materiálu, než aby ho poškodzovala.

Hoci patina v mnohých prípadoch pôsobí ochranne, korózia môže mať za určitých podmienok škodlivé účinky:

Strata materiálu a oslabenie konštrukcie: V agresívnom prostredí (napr. kyslé vody, pôdy s vysokým obsahom chloridov alebo znečistený vzduch) sa korózia môže stať lokálnou, a nie homogénnou. Medzi typy patria:
Jamková korózia: Hlboké, lokalizované diery v potrubiach, ktoré môžu viesť k netesnostiam v podobe malých dier.
Erózna korózia: Zrýchlená vysokorýchlostným turbulentným prúdením vody, odstraňuje ochranné filmy a stenčuje steny potrubia.
Galvanická korózia: Keď meď príde do kontaktu s menej ušľachtilými kovmi (napríklad v zmiešaných potrubných systémoch), pôsobí ako katóda a urýchľuje koróziu druhého kovu, ale samotná meď je menej poškodená.
Degradácia vlastností: Nadmerná korózia znižuje mechanickú pevnosť, v niektorých prípadoch zvyšuje krehkosť a zhoršuje vodivosť, ak sa vytvoria hrubé izolačné vrstvy. V elektrických alebo tepelných aplikáciách môžu aj malé zmeny povrchu ovplyvniť výkon.
Uvoľňovanie medi do vody (vodovodné systémy): Korozívna voda (nízke pH, mäkká voda, vysoký obsah chloridov/síranov, stagnácia) rozpúšťa meď z potrubí a vedie k:
Modrozelené sfarbenie svietidiel.
Kovová alebo horká chuť v pitnej vode.
Vysoké hladiny medi, ktoré môžu prekročiť odporúčané hodnoty pre zdravie.
Korózia podpovrchových vrstiev/pôdy: V niektorých pôdach (vysoký obsah síranov/chloridov, slabá drenáž, vlhkosť) sa ochranné filmy zhoršujú, čo vedie k zrýchlenej erózii.
Ďalšie špecifické účinky: V biopalivách alebo olejoch korózia medi (meraná testami s medenými pásikmi) naznačuje degradáciu paliva. V zariadeniach na skladovanie jadrového odpadu alebo v morskom prostredí môžu chloridové ióny zvýšiť rýchlosť korózie aj pri nízkych hladinách kyslíka.

Vo všeobecnosti je korózia medi zvyčajne samovoľne ustupujúca a ochranná, vďaka čomu je jedným z najodolnejších kovov pre strešné krytiny, inštalatérske práce a elektrické aplikácie. Problémy vznikajú najmä v agresívnych alebo stojatých podmienkach a v týchto prípadoch sú potrebné preventívne opatrenia (napr. úprava vody, nátery alebo výber zliatin).

Na hodnotenie korozívneho účinku elastomérov – polymérov podobných gume, ktoré sa bežne používajú v tesneniach, upchávkach alebo náteroch – na meď sa používajú rôzne metódy.

Elastoméry môžu byť náchylné na koróziu v dôsledku uvoľňovania zlúčenín, ako je síra, kyseliny, amíny alebo halogény. Tieto zlúčeniny reagujú s meďou za vzniku oxidov, sulfidov alebo iných korozívnych vedľajších produktov. To je obzvlášť dôležité v aplikáciách, kde elastoméry prichádzajú do kontaktu s medenými komponentmi, ako sú automobilové, elektrické alebo vodovodné systémy. Hodnotenie zvyčajne zahŕňa kontrolované expozičné testy, po ktorých nasleduje kvantitatívne alebo kvalitatívne hodnotenie.

Základné prístupy sú nasledovné:

Testy kontaktnej expozície v kontrolovanom prostredí: Tieto testy urýchľujú koróziu a poskytujú rýchlejšie výsledky simuláciou reálnych podmienok, kde sú elastoméry v priamom kontakte s meďou. Na zrýchlené testovanie sa používajú korozívne prostredia, ako je komora so soľnou hmlou (norma ASTM B117) alebo 3 – 5 % roztok chloridu sodného, ktoré napodobňujú morské alebo priemyselné prostredie.

Vyhodnotenie sa vykonáva takto:

Vizuálna kontrola: Používa sa 5-bodová stupnica (0 žiadna korózia, 1 veľmi mierna, napr. mierna zmena farby), 2 mierna jamková korózia, 3 stredná, viditeľná patina alebo usadeniny, 4 silná, hlboká jamková korózia, 5 extrémne, štrukturálne poškodenie).
Gravimetrické meranie (meranie úbytku hmotnosti): Vzorky medi sa vážia pred a po expozícii. Produkty korózie sa čistia miernou kyselinou, sušia sa a vypočíta sa úbytok hmotnosti. Vysoká strata naznačuje vysokú závažnosť korózie.
Zmeny rozmerov: Hrúbka elastoméru sa meria pred a po použití, aby sa skontrolovalo napučanie alebo deformácia. Môže to súvisieť s infiltráciou agresívnych zlúčenín.
Elektrochemické metódy: Tieto metódy poskytujú kvantitatívne údaje o kinetike korózie a sú vhodné na presné laboratórne vyhodnotenia.
Elektrochemická impedančná spektroskopia: Zostavy medi a elastoméru sú ponorené do elektrolytu. Používa sa trojelektródové usporiadanie: meď ako pracovná elektróda, platina ako protielektróda a striebro/chlorid strieborný ako referenčná elektróda. Pred a po expozícii sa aplikuje malé striedavé napätie vo frekvenčnom rozsahu. Nižší polarizačný odpor naznačuje vyššiu rýchlosť korózie v dôsledku elastomérového efektu.
Potenciálnodynamická polarizácia: Ide o nastavenie podobné elektrochemickej impedančnej spektroskopii. Test sa vykonáva s kontaktom s elastomérom a bez neho. Vyššia hustota prúdu znamená, že elastomér koroduje rýchlejšie. Pre zliatiny medi sa dodržiava norma ASTM G61.
Skenovacia Kelvinova sonda: Pomocou mikropolovej elektrochemickej pracovnej stanice sa skenuje povrch medi pred a po expozícii elastoméru. Merajú sa rozdiely potenciálov Volta na mapovanie zón korózie.
Štandardizované testy špecifické pre elastoméry na medi sú nasledovné:
VW PV 3976 Odolnosť lesklých povrchov v interiéroch vozidiel voči opotrebovaniu.
ASTM E478 Štandardné skúšobné metódy pre chemickú analýzu zliatin medi.
Štandardný postup ASTM G38 pre prípravu a použitie vzoriek na skúšku korózie v tvare C

Naša organizácia s kompetentnými a skúsenými zamestnancami už mnoho rokov rozumie potrebám svojich klientov, poskytuje im pokročilé testovacie služby a pomáha im pri zavádzaní, implementácii a zlepšovaní systémov riadenia. V tomto rámci poskytujeme aj služby podnikom na hodnotenie korozívnych účinkov elastomérov na meď.