評估彈性體對銅的腐蝕效應

銅因其優異的導電性、導熱性、延展性和固有的耐腐蝕性而備受青睞，遠勝於鐵等許多金屬。然而，銅也會發生腐蝕。腐蝕是銅與周圍環境發生的化學或電化學反應，會影響其外觀、性能，有時甚至會影響其結構完整性。銅的腐蝕通常會形成一層保護層，但在某些情況下，腐蝕也會引發問題。

當銅暴露於空氣和濕氣中時，最初會氧化形成一層薄薄的紅棕色氧化銅層。隨著時間的推移，尤其是在戶外或潮濕環境中，這層氧化銅會與二氧化碳、硫化物、氧氣和其他大氣元素反應，轉化為更複雜、更穩定的氧化層，稱為銅綠。銅綠極為有益：它能起到屏障作用，顯著減緩進一步腐蝕，保護底層金屬。在大多數大氣條件下，腐蝕速率都非常低，銅綠不僅不會損害材料，反而會增強其耐久性。

雖然銅綠在許多情況下具有保護作用，但在某些情況下，腐蝕也會產生有害影響：

• 材料損失與結構弱化：在腐蝕性環境中（例如酸性水、高氯化物土壤或污染空氣），腐蝕可能呈現局部性而非均勻性。腐蝕類型包括：
• 點蝕：管道上出現的深而局部的孔洞，可能導致針孔洩漏。
• 沖蝕腐蝕：在高速湍流水流的作用下，它會剝除保護膜，使管壁變薄。
• 電偶腐蝕：當銅與活性較低的金屬接觸時（例如，在混合管道系統中），銅會作為陰極加速其他金屬的腐蝕，但銅本身受到的損害較小。
• 性能劣化：過度腐蝕會降低機械強度，在某些情況下會增加脆性，如果形成較厚的絕緣層，也會損害導電性。在電氣或熱力應用中，即使是微小的表面變化也會影響性能。
• 銅釋放到水中（管道系統）：腐蝕性水（低pH值、軟水、高氯化物/硫酸鹽、停滯）會溶解管道中的銅，導致：
• 燈具表面出現藍綠色變色。
• 飲用水有金屬味或苦味。
• 銅含量過高，可能超過健康標準。
• 地下/土壤腐蝕：在某些土壤（硫酸鹽/氯化物含量高、排水不良、潮濕）中，保護膜會劣化，導致侵蝕加速。
• 其他具體影響：在生物燃料或油品中，銅腐蝕（透過銅條試驗測量）顯示燃料劣化。在核廢料儲存設施或海洋環境中，即使在低氧條件下，氯離子也會加速腐蝕。

一般來說，銅的腐蝕通常具有自限性和保護性，使其成為屋頂、管道和電氣應用中最耐用的金屬之一。問題主要出現在腐蝕性強或停滯的環境中，在這種情況下，必須採取預防措施（例如，水處理、塗層或選擇合適的合金）。

人們採用各種方法來評估彈性體（橡膠狀聚合物，常用於墊片、密封或塗層）對銅的腐蝕作用。

彈性體容易受到硫、酸、胺或鹵素等化合物浸出的影響而發生腐蝕。這些化合物會與銅反應生成氧化物、硫化物或其他腐蝕性副產物。在彈性體與銅部件接觸的應用中，例如汽車、電氣或管道系統，這一點尤其重要。評估通常包括受控暴露試驗，然後進行定量或定性評估。

基本方法如下：

• 在受控環境下進行接觸暴露試驗：這些試驗透過模擬彈性體與銅直接接觸的實際環境，加速腐蝕並更快地獲得結果。加速試驗通常使用腐蝕性環境，例如鹽霧試驗箱（符合 ASTM B117 標準）或 3-5% 的氯化鈉溶液，以模擬海洋或工業環境。

評估如下：

• 目視檢查：採用 5 分制（0 無腐蝕，1 非常輕微，例如輕微變色，2 輕微點蝕，3 中等程度可見的鏽蝕或沉積物，4 嚴重、較深的點蝕，5 極度結構損壞）。
• 重量法（失重法）測量：對銅樣品在暴露前後進行稱重。用弱酸清洗腐蝕產物，乾燥後計算質量損失。質量損失越大，表示腐蝕程度越嚴重。
• 尺寸變化：測量彈性體厚度，檢查是否有膨脹或變形。這可能與腐蝕性化合物的滲入有關。
• 電化學方法：這些方法可提供腐蝕動力學的定量數據，適用於精確的實驗室評估。
• 電化學阻抗譜：將銅-彈性體組件浸入電解液中。採用三電極體系：銅為工作電極，鉑為對電極，銀/氯化銀作為參考電極。在浸泡前後，於特定頻率範圍內施加較小的交流電壓。極化電阻越低，表示彈性體效應導致腐蝕速率越高。
• 動電位極化：該裝置類似電化學阻抗譜。測試分別在有無彈性體接觸的情況下進行。電流密度越高，彈性體的腐蝕速度越快。對於銅合金，請遵循 ASTM G61 標準。
• 掃描開爾文探針：使用微場電化學工作站，對銅表面在接觸彈性體前後進行掃描。測量伏特電位差以繪製腐蝕區域圖。
• 針對銅基彈性體的標準測試如下：
• VW PV 3976 車輛內裝光面耐磨性。
• ASTM E478 銅合金化學分析標準試驗方法。
• ASTM G38 C型環應力腐蝕試驗試樣的製備與使用標準規程

多年來，憑藉我們經驗豐富的專業團隊，我們始終專注於客戶需求，提供先進的檢測服務，並協助客戶建立、實施和改進管理系統。在此基礎上，我們也為企業提供彈性體對銅腐蝕性影響的評估服務。