Corrosión del cobre y sus aleaciones: causas y soluciones

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

El cobre y las aleaciones de cobre tienen una alta conductividad eléctrica y térmica, se pueden mecanizar y tienen buena resistencia a la corrosión, por lo que se utilizan activamente en muchas industrias. Pero cuando ingresa a cierto ambiente, la corrosión del cobre y sus aleaciones todavía se manifiesta. Qué es y cómo proteger los productos contra daños, lo consideraremos en este artículo.

¿Qué es la corrosión?

Esta es la destrucción de metales como resultado de la exposición al medio ambiente. En países con una industria bien desarrollada, el daño por corrosión es del 4 al 5% del ingreso nacional. No sólo se deterioran los metales, sino también los mecanismos y las piezas fabricadas con ellos, lo que genera costes muy elevados. Las tuberías corroídas a menudo filtran sustancias químicas nocivas, lo que da como resultado la contaminación del suelo, el agua y el aire. Todo esto afecta negativamente a la salud de las personas. La corrosión del cobre es su destrucción espontánea bajo la influencia de elementos individuales del entorno humano. La causa del daño al metal es la inestabilidad.a sustancias individuales en el aire. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la tasa de corrosión.

Propiedades del cobre

El cobre es el primer metal que el hombre comenzó a utilizar. Es de color dorado, y en el aire se cubre con una película de óxido y adquiere un color rojo-amarillo, que lo distingue de otros metales que tienen un tinte gris. Es muy plástico, tiene una alta conductividad térmica, se considera un excelente conductor, solo superado por la plata. En ácido clorhídrico débil, agua dulce y de mar, la corrosión del cobre es insignificante.

Al aire libre, el metal se oxida con la formación de una película de óxido que protege el metal. Con el tiempo, se oscurece y se vuelve marrón. La capa que recubre el cobre se llama pátina. Cambia su color de marrón a verde e incluso negro.

Corrosión electroquímica

Este es el tipo más común de destrucción de productos metálicos. La corrosión electroquímica destruye piezas de máquinas, diversas estructuras ubicadas en el suelo, agua, atmósfera, líquidos lubricantes y refrigerantes. Este es el daño a la superficie de los metales bajo la influencia de una corriente eléctrica, cuando, durante una reacción química, se liberan electrones y se transfieren de los cátodos a los ánodos. Esto se ve facilitado por la estructura química heterogénea de los metales. Cuando el cobre entra en contacto con el hierro, aparece una celda galvánica en el electrolito, donde el hierro se convierte en ánodo y el cobre en cátodo, porque el hierro en la serie de voltajes según la tabla periódica está a la izquierda del cobre y es más activo.

En un par de hierro con cobre, la corrosión del hierro ocurre más rápido que la del cobre. Esto se debe a que cuando se destruye el hierro, los electrones de este pasan al cobre, que permanece protegido hasta que toda la capa de hierro se destruye por completo. Esta propiedad se utiliza a menudo para proteger piezas y mecanismos.

Efecto de las impurezas en el deterioro de los metales

Se sabe que los metales puros prácticamente no se corroen. Pero en la práctica, todos los materiales contienen alguna cantidad de impurezas. ¿Cómo afectan a la seguridad durante el funcionamiento de los productos? Suponga que hay una parte hecha de dos metales. Considere cómo ocurre la corrosión del cobre con el aluminio. Cuando se expone al aire, su superficie se cubre con una fina película de agua. Cabe señalar que el agua se descompone en iones de hidrógeno e iones de hidróxido, y el dióxido de carbono disuelto en agua forma ácido carbónico. Resulta que el cobre y el aluminio, sumergidos en una solución, crean una celda galvánica. Además, el aluminio es el ánodo, el cobre es el cátodo (el aluminio está a la izquierda del cobre en la serie de voltaje).

Los iones de aluminio entran en la solución y el exceso de electrones pasa al cobre, descargando iones de hidrógeno cerca de su superficie. Los iones de aluminio y los tonos de hidróxido se combinan y se depositan en la superficie de aluminio como una sustancia blanca que provoca corrosión.

Corrosión del cobre en ambientes ácidos

El cobre exhibe una buena resistencia a la corrosión en todas las condiciones, ya que rara vez desplaza al hidrógeno porque está en la serie de voltaje electroquímicose encuentra cerca de los metales preciosos. El uso generalizado del cobre en la industria química se debe a su resistencia a muchos medios orgánicos agresivos:

• nitratos y sulfuros;
• resinas fenólicas;
• ácido acético, láctico, cítrico y oxálico;
• hidróxidos de potasio y sodio;
• soluciones débiles de ácido sulfúrico y clorhídrico.

Por otro lado, hay una fuerte destrucción de cobre en:

• soluciones ácidas de sales de cromo;
• ácidos minerales - perclórico y nítrico, y la corrosión aumenta con el aumento de la concentración.
• ácido sulfúrico concentrado, que aumenta al aumentar la temperatura;
• hidróxido de amonio;
• sales oxidantes.

Métodos de conservación de metales

Prácticamente todos los metales en un medio gaseoso o líquido sufren una destrucción superficial. La principal forma de proteger el cobre de la corrosión es aplicar una capa protectora a la superficie de los productos, que consiste en:

• Metal: se aplica una capa de metal a la superficie de cobre del producto, que es más resistente a la corrosión. Por ejemplo, se utilizan latón, zinc, cromo y níquel. En este caso, se producirá contacto con el medio ambiente y oxidación del metal utilizado para el revestimiento. Si la capa protectora está parcialmente dañada, el metal base, el cobre, se destruye.
• Las sustancias no metálicas son revestimientos inorgánicos que consisten en masa vítrea, mortero de cemento u orgánicos: pinturas, barnices, betún.
• Químicopelículas: la protección se forma mediante un método químico, creando compuestos en la superficie del metal que protegen de manera confiable el cobre de la corrosión. Para hacer esto, se utilizan películas de óxido, fosfato o la superficie de las aleaciones se satura con nitrógeno, sustancias orgánicas o se trata con carbono, cuyos compuestos lo conservan de manera confiable.

Además, se introduce un componente de aleación en la composición de las aleaciones de cobre, lo que mejora las propiedades anticorrosivas, o se cambia la composición del entorno, eliminando las impurezas e introduciendo inhibidores que ralentizan la reacción.

Conclusión

El cobre no es un elemento químicamente activo, por lo que su destrucción es muy lenta en casi cualquier ambiente. Por lo tanto, es ampliamente utilizado en muchos sectores de la economía nacional. Por ejemplo, el metal es muy estable en agua dulce y de mar limpia. Pero a medida que aumenta el contenido de oxígeno o se acelera el flujo de agua, la resistencia a la corrosión disminuye.