Αντοχή στη διάβρωση του καθαρού χαλκού
Ο καθαρός χαλκός είναι ένα μη-σιδηρούχο μέταλλο με εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, το οποίο είναι ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματά του εκτός από την υψηλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. Χρησιμοποιείται ευρέως σε στέγες, υδραυλικές εγκαταστάσεις, εναλλάκτες θερμότητας, ναυτιλιακό υλικό, ηλεκτρικά περιβλήματα και διακοσμητικά εξαρτήματα λόγω των σταθερών χημικών ιδιοτήτων και του αυτοπροστατευτικού μηχανισμού-.
Στα περισσότερα φυσικά και βιομηχανικά περιβάλλοντα, ο καθαρός χαλκός παρουσιάζει εξαιρετική αντοχή.
Η αντοχή του στη διάβρωση προέρχεται κυρίως από ένα παθητικό φιλμ επιφάνειας. Όταν εκτίθεται στον αέρα, ειδικά σε μια ατμόσφαιρα που περιέχει οξυγόνο και υγρασία, ο χαλκός αντιδρά με το οξυγόνο για να σχηματίσει ένα λεπτό, πυκνό και σταθερά προσκολλημένο στρώμα οξειδίου του χαλκού (CuO και Cu2O). Αυτό το στρώμα λειτουργεί ως φυσικό και χημικό φράγμα, αποτρέποντας την περαιτέρω οξείδωση και τη διείσδυση των διαβρωτικών μέσων. Για μεγάλο χρονικό διάστημα, υπό τη συνδυασμένη δράση αέρα, βρόχινου νερού και διοξειδίου του άνθρακα, αυτή η αρχική μεμβράνη οξειδίου μετατρέπεται σταδιακά σε βασικό ανθρακικό χαλκό ή βασική πατίνα θειικού χαλκού. Αυτή η πρασινωπή πατίνα είναι σταθερή, δεν-ξεφλουδίζει και-αυτοθεραπεύεται, παρέχοντας μακροπρόθεσμη-προστασία για το εσωτερικό χάλκινο υλικό. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα αρχαία χάλκινα τεχνουργήματα και οι σύγχρονες χάλκινες στέγες μπορούν να παραμείνουν ανέπαφα για εκατοντάδες χρόνια.
Σε περιβάλλοντα γλυκού νερού, όπως ποτάμια, λίμνες και οικιακά συστήματα παροχής νερού, ο καθαρός χαλκός αποδίδει πολύ καλά.
Είναι ανθεκτικό στη διάβρωση από ουδέτερο ή ελαφρώς αλκαλικό νερό και δεν σκουριάζει ή διαλύεται εύκολα. Για το λόγο αυτό, είναι ένα προτιμώμενο υλικό για σωλήνες νερού, βαλβίδες και σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας για μεγάλο χρονικό διάστημα. Ωστόσο, σε πολύ όξινο νερό ή σε νερό υψηλής-σκληρότητας με συγκεκριμένα ιόντα, ο ρυθμός διάβρωσης μπορεί να αυξηθεί ελαφρώς.
Σε ατμοσφαιρικά περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένων των αγροτικών, αστικών και ήπιων βιομηχανικών ατμοσφαιρών, ο καθαρός χαλκός έχει εξαιρετική αντοχή.
Δεν είναι ευαίσθητο στους γενικούς ατμοσφαιρικούς ρύπους. Ωστόσο, σε εξαιρετικά μολυσμένες βιομηχανικές ατμόσφαιρες με υψηλές συγκεντρώσεις διοξειδίου του θείου, υδρόθειου ή ιόντων χλωρίου, ο ρυθμός διάβρωσης θα επιταχυνθεί και η πατίνα μπορεί να γίνει πιο χαλαρή και λιγότερο προστατευτική.
Σε θαλασσινό νερό και σε θαλάσσια περιβάλλοντα, ο χαλκός έχει καλή γενική αντοχή στη διάβρωση, αλλά επηρεάζεται από ιόντα χλωρίου.
Η υψηλή περιεκτικότητα σε χλώριο στο θαλασσινό νερό μπορεί να διασπάσει το παθητικό φιλμ τοπικά, οδηγώντας σε έναν ορισμένο βαθμό διάβρωσης ή διάτρησης. Επομένως, σε άμεσες και μακροπρόθεσμες{1}}θαλάσσιες εφαρμογές, ο καθαρός χαλκός συχνά αντικαθίσταται από κράματα χαλκού όπως ο ορείχαλκος αλουμινίου, το χαλικονικέλιο και ο μπρούτζος, τα οποία έχουν υψηλότερη αντοχή και καλύτερη τοπική αντοχή στη διάβρωση.
Ο καθαρός χαλκός δεν είναι ανθεκτικός στα ισχυρά οξέα, ιδιαίτερα στα οξειδωτικά οξέα όπως το νιτρικό οξύ και το πυκνό θειικό οξύ, τα οποία μπορούν να τον διαλύσουν γρήγορα. Επίσης, διαβρώνεται σχετικά γρήγορα σε περιβάλλοντα-που περιέχουν αμμωνία, επειδή η αμμωνία σχηματίζει διαλυτά σύμπλοκα με ιόντα χαλκού, καταστρέφοντας το επιφανειακό φιλμ παθητικοποίησης.
Συνοψίζοντας, ο καθαρός χαλκός έχει εξαιρετική γενική αντοχή στη διάβρωση σε ουδέτερες ατμόσφαιρες, καθαρό γλυκό νερό, αγροτικά περιβάλλοντα και ασθενώς αλκαλικές συνθήκες, βασιζόμενος στο σταθερό οξείδιο και το στρώμα πατίνας για αυτοπροστασία-. Έχει μέτρια απόδοση στο θαλασσινό νερό και δεν είναι κατάλληλο για-μακροχρόνια υπηρεσία σε έντονα όξινα, αμμωνιακά ή πολύ μολυσμένα βιομηχανικά περιβάλλοντα. Για εφαρμογές που απαιτούν υψηλότερη αντοχή στη διάβρωση, συνήθως επιλέγονται κράματα χαλκού αντί για μη κράμα καθαρού χαλκού.
