Медь и медные сплавы

Медь — тягучий вязкий металл светло-розового цвета, легко про­катывается в тонкие листы, хорошо проводит теплоту и электриче­ский ток. Плотность меди равна 8,96. Общее содержание меди в земной коре составляет 0,01 %. ПДК в воде составляет 0,001 мг/л.

Стандартный электродный потенциал медного электрода для про­цесса Сu⁺ + е ↔ Сu равен +0,52 В, а для процесса Сu²⁺ + 2е ↔ Си составляет +0,337 В.

Таким образом, термодинамически более ве­роятным процессом является образование двухвалентных ионов ме­ди. Обычно при коррозии медь переходит в раствор с образованием Си²⁺. Стационарный потенциал меди в растворе 3 % NaCl составля­ет +0,05 В, а в растворе 1N HC1 +0,15 В. Поэтому медь в обычных условиях не вытесняет водород из растворов, т.е. не может корроди­ровать с водородной деполяризацией.

В растворах комплексообразователей (KCN, NH₃) или окислите­лей (HNO₃, H₂O₂) или даже при продувании через растворы кисло­рода или воздуха, скорость окисления меди существенно увеличи­вается (табл. 7.7).

Окислительные кислоты, такие, как азотная и хромовая, даже разбавленные, вызывают коррозию меди и медных сплавов.

Способность к пассивированию у меди выражена слабо. В ат­мосферных условиях медь устойчива, на ее поверхности создаются защитные слои типа СuСОзСu(ОН)₂.

Более 50 % меди используется в электротехнической промышлен­ности, 30-40% — для изготовления сплавов, а остальная часть — для изготовления теплообменников, холодильников, вакуумных ап
паратов.

Медь со многими металлами дает твердые растворы. Поэтому структура медных сплавов в основном однородна. Медь сообщает сплавам термодинамическую устойчивость.

Для медных сплавов характерны те же основные условия протека­ния коррозионного процесса, что и для чистой меди: они достаточно устойчивы в солевых растворах и в разбавленных неокислительных кислотах. Медь может применяться в промышленности в производ­стве формалина в колоннах дистилляции, если формалиновые смеси не содержат муравьиной кислоты и в аппараты не попадает воздух. В кипящей смеси формальдегида, воды и метилового спирта скорость коррозии меди не превышает 0,05 мм/год.

Медь имеет температуру плавления 1083 °С и не является жаро­стойким материалом. Однако в некоторых конструкциях она эксплу­атируется при повышенных тем­пературах.

Легирование меди другими компонентами может существен­но изменить скорость газовой коррозии сплава. Наиболее силь­но повышается стойкость меди к газовой коррозии при легирова­нии ее бериллием (до 2,5 %), маг­нием (до 5 %) и алюминием (до 5%) (рис. 7.12). Для работы при высоких температурах до 900° С применяют алюминиевые (до 10 % Аl) и бериллиевые бронзы.

Специальные латуни по коррозионной стойкости не уступают меди. Введение в простую латунь алюминия, марганца или никеля повы­шает стойкость сплава к атмосферной коррозии, а введение крем­ния — в морской воде.

Механические свойства, химический состав и области примене­ния латуней и бронз даны в табл. 7.8.

Латуни широко применяются в качестве материала для труб кон­денсаторов в паросиловых установках, особенно для корабельных конденсаторов, охлаждаемых быстро протекающей морской водой.

Для простых латуней характерен вид коррозии, который называ­ется обесцинкованием. Латунь на отдельных участках поверхности подвергается специфическому разрушению, в результате которого возникает рыхлый слой меди. Вначале в раствор переходят одновре­менно цинк и медь. Затем ионы меди вторично выделяются из рас­твора, а образовавшийся осадок меди, выполняя роль добавочного катода, ускоряет электрохимическую коррозию латуни. В результа­те в раствор переходят ионы цинка, и с течением времени коррозия распространяется так глубоко, что приводит к образованию сквоз­ных повреждений. Если процесса обесцинкования не происходит, то скорость разрушения латуней в морской воде невелика и составляет 0,008-0,01 мм/год.

Для уменьшения обесцинкования латуней сплав дополнительно легируют оловом, никелем, алюминием, а чаще всего мышьяком в количестве 0,001-0,012%.

Латуни в условиях эксплуатации склонны к коррозионному рас­трескиванию. Это явление наблюдается при наличии в атмосфере аммиака или сернистого ангидрида, а также в растворах, содержа­щих аммиак, комплексные аммиачные или цианистые соли. Допол­нительное легирование латуней небольшими добавками кремния (0,5 %) повышает их стойкость к коррозионному растрескиванию. Кремнистые латуни, содержащие не более 1 % Si при 20 % Zn, обла­дают хорошими механическими и технологическими свойствами.

Для изготовления теплохимических аппаратов чаще всего при­меняют латуни марок ЛМц58-2 с содержанием марганца 1-2% и ЛО70-1 с содержанием олова 1-1,5 % . Латунь ЛО70-1 стойка в мор­ской воде, поэтому ее называют «морской латунью» или «адмирал­тейским металлом».

Бронзами называют сплавы меди с оловом, а также с алюминием, кремнием, марганцем и т.д.

Оловянистые бронзы содержат не более 13,8% Sn, чаще — 8-10% Sn. Они представляют собой твердые растворы. Оловянистые бронзы имеют хорошую коррозионную устойчивость в разбавленных минеральных неокислительных кислотах, в морской воде, в щелочных растворах (исключая аммиачные). Они имеют хорошие антифрикционные свойства и обладают прекрасными литейными качествами.

Алюминиевые бронзы содержат до 9-10 % А1 и имеют однофаз­ную структуру. Эти бронзы стойки в разбавленных растворах кислот, в том числе в соляной, фосфорной, уксусной, лимонной и многих других органических кислотах. Особенно высокой коррозионной стойкостью отличается алюминиевая бронза с содержанием 9,8% А1 и алюминиевая бронза, содержащая дополнительно 4 % железа (Бр.АЖ9-4).

Кремнистые бронзы могут содержать до 15 % кремния, но только при содержании кремния до 3-4 % сплав имеет структуру твердого раствора.

В химической промышленности применяются кремнистые брон­зы, дополнительно легированные марганцем (Бр.КМцЗ-1) и нике­лем (Бр.КН1-3). Они используются для изготовления аппаратуры, работающей под давлением, а также для реакторов взрывоопасных веществ, так как такие бронзы не дают искр при ударе.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 377; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!