ความต้านทานการกัดกร่อนของทองแดงบริสุทธิ์

ทองแดงบริสุทธิ์เป็นโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก-ซึ่งมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดประการหนึ่ง นอกเหนือจากการนำไฟฟ้าและความร้อนสูง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในงานหลังคา ประปา เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน อุปกรณ์ทางทะเล ตู้ไฟฟ้า และส่วนประกอบตกแต่ง เนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียรและ-กลไกการป้องกันตนเอง

ในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติและอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ ทองแดงบริสุทธิ์มีความทนทานที่โดดเด่น 

ความต้านทานการกัดกร่อนส่วนใหญ่มาจากฟิล์มพื้นผิวแบบพาสซีฟ เมื่อสัมผัสกับอากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบรรยากาศที่มีออกซิเจนและความชื้น ทองแดงจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อสร้างชั้นคอปเปอร์ออกไซด์ (CuO และ Cu₂O) ที่บาง หนาแน่น และยึดติดแน่นหนา ชั้นนี้ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันทางกายภาพและเคมี ป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการแทรกซึมของตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเพิ่มเติม เป็นเวลานานภายใต้การกระทำร่วมกันของอากาศ น้ำฝน และคาร์บอนไดออกไซด์ ฟิล์มออกไซด์เริ่มต้นนี้จะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นคราบคอปเปอร์คาร์บอเนตหรือคราบคอปเปอร์ซัลเฟตพื้นฐาน คราบสีเขียวนี้มีความเสถียร ไม่-หลุดล่อน และหายได้เอง- โดยให้การปกป้อง-ในระยะยาวสำหรับวัสดุทองแดงภายใน นี่คือเหตุผลว่าทำไมสิ่งประดิษฐ์ทองแดงโบราณและหลังคาทองแดงสมัยใหม่จึงสามารถคงสภาพไว้ได้หลายร้อยปี

ทนต่อการกัดกร่อนจากน้ำที่เป็นกลางหรือเป็นด่างเล็กน้อย และไม่เป็นสนิมหรือละลายได้ง่าย ด้วยเหตุนี้จึงเป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับท่อน้ำ วาล์ว และท่อแลกเปลี่ยนความร้อนมาเป็นเวลานาน อย่างไรก็ตาม ในน้ำที่มีความเป็นกรดสูงหรือน้ำที่มีความกระด้างสูง-และมีไอออนจำเพาะ อัตราการกัดกร่อนอาจเพิ่มขึ้นเล็กน้อย

ไม่ไวต่อมลภาวะในบรรยากาศทั่วไป อย่างไรก็ตาม ในบรรยากาศอุตสาหกรรมที่มีมลพิษสูงซึ่งมีความเข้มข้นของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ หรือคลอไรด์ไอออนสูง อัตราการกัดกร่อนจะเร่งตัวขึ้น และคราบอาจหลวมขึ้นและป้องกันได้น้อยลง

ปริมาณคลอไรด์ที่สูงในน้ำทะเลสามารถสลายฟิล์มพาสซีฟในพื้นที่ได้ ส่งผลให้เกิดการกัดกร่อนหรือเป็นรูพรุนในระดับหนึ่ง ดังนั้น ในการใช้งานทางทะเลโดยตรงและระยะยาว- ทองแดงบริสุทธิ์มักจะถูกแทนที่ด้วยโลหะผสมทองแดง เช่น อลูมิเนียม ทองเหลือง คิวโปรนิกเกิล และทองแดง ซึ่งมีความแข็งแรงสูงกว่าและต้านทานการกัดกร่อนเฉพาะจุดได้ดีกว่า

ทองแดงบริสุทธิ์ไม่ทนต่อกรดแก่ โดยเฉพาะกรดออกซิไดซ์ เช่น กรดไนตริก และกรดซัลฟิวริกเข้มข้น ซึ่งสามารถละลายได้อย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ มันยังกัดกร่อนได้ค่อนข้างเร็วในสภาพแวดล้อมที่มีแอมโมเนีย-เนื่องจากแอมโมเนียก่อตัวเป็นสารเชิงซ้อนที่ละลายน้ำได้ด้วยไอออนทองแดง ซึ่งจะทำลายฟิล์มฟิล์มที่พื้นผิว

โดยสรุป ทองแดงบริสุทธิ์มีความต้านทานการกัดกร่อนโดยทั่วไปดีเยี่ยมในบรรยากาศที่เป็นกลาง น้ำจืดที่สะอาด สภาพแวดล้อมในชนบท และสภาวะที่เป็นด่างอ่อน โดยอาศัยออกไซด์และชั้นคราบที่เสถียรในการป้องกันตนเอง- มีประสิทธิภาพปานกลางในน้ำทะเลและไม่เหมาะสำหรับการใช้งานระยะยาว-ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่มีความเป็นกรดสูง แอมโมเนีย หรือมีมลพิษสูง สำหรับการใช้งานที่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อนที่สูงขึ้น มักจะเลือกโลหะผสมทองแดงแทนทองแดงบริสุทธิ์ที่ไม่มีการเจือ