1. ทองแดง T2 ขึ้นสนิมหรือไม่?
สนิมโดยเฉพาะหมายถึงเหล็กออกไซด์ (Fe₂O₃·nH₂O) ที่เกิดขึ้นเมื่อเหล็กหรือเหล็กกล้ากัดกร่อน เนื่องจากทองแดง T2 (C11000 ในมาตรฐาน ASTM ทองแดงที่ไม่เจือที่มีความบริสุทธิ์สูง- ซึ่งมีปริมาณ Cu มากกว่าหรือเท่ากับ 99.90%) จึงไม่มีธาตุเหล็กไม่ "เป็นสนิม" ในความหมายที่เข้มงวด.
อย่างไรก็ตามทองแดง T2 คือไวต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมเฉพาะ ทำให้เกิดฟิล์มพื้นผิวที่มีองค์ประกอบและสีต่างกัน ฟิล์มเหล่านี้ไม่ใช่สนิม แต่เป็นคอปเปอร์ออกไซด์หรือเกลือของคอปเปอร์พื้นฐาน
2. ปฏิกิริยาออกซิเดชัน/การกัดกร่อนที่สำคัญของทองแดง T2
ออกซิเดชันเบื้องต้น (อากาศแห้ง): ในอากาศที่สะอาดและแห้งที่อุณหภูมิห้อง ทองแดง T2 จะทำปฏิกิริยาช้าๆ กับออกซิเจน (O₂) ทำให้เกิดฟองบางและหนาแน่นคัพรัสออกไซด์ (Cu₂O)ฟิล์ม. ฟิล์มนี้มีสีน้ำตาลแดง- (คล้ายกับสีของทองแดงเอง) และทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกัน ป้องกันการเกิดออกซิเดชันของโลหะที่อยู่ด้านล่างต่อไป
ปฏิกิริยา: 4Cu + O₂ → 2Cu₂O
การกัดกร่อนในบรรยากาศ (อากาศชื้นที่มีมลพิษ): ในสภาพแวดล้อมชื้นที่มีคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) หรือคลอไรด์ไอออน (Cl⁻) ฟิล์มพื้นผิวจะพัฒนาเป็นคอปเปอร์คาร์บอเนตพื้นฐาน (Cu₂(OH)₂CO₃)หรือคอปเปอร์ซัลเฟตพื้นฐาน (Cu₂(OH)₂SO₄)- สารประกอบเหล่านี้ก่อให้เกิดคราบสีเขียว (เช่น การเคลือบสีเขียวบนสิ่งประดิษฐ์ทองแดงโบราณหรือหลังคาทองแดง) ซึ่งค่อนข้างเสถียรและป้องกันได้หากไม่เสียหาย
การกัดกร่อนอย่างรุนแรง (สภาพแวดล้อมที่รุนแรง): ในสภาพแวดล้อมที่มีความเป็นกรดสูง มีความเข้มข้นของคลอไรด์สูง หรือแอมโมเนีย (NH₃) ฟิล์มป้องกันจะถูกทำลาย ส่งผลให้การกัดกร่อนแบบรูพรุนหรือการลดปริมาณสังกะสี-เช่นการกัดกร่อน(แม้ว่า T2 จะไม่มีการเจือ แต่ไอออนของคลอไรด์ก็สามารถทะลุผ่านฟิล์มและโจมตีโลหะฐานได้) ซึ่งส่งผลให้เกิดรูพรุนที่พื้นผิว การเปลี่ยนสี หรือแม้แต่การสูญเสียคุณสมบัติทางกล
3. สภาพแวดล้อมที่ทองแดง T2 มีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชัน/การกัดกร่อน
สภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง: Relative humidity >60% (เช่น พื้นที่ชายฝั่งทะเล ป่าฝน หรือพื้นที่ในร่มที่มีการระบายอากาศไม่ดี) ให้ความชื้นที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า
บรรยากาศที่มีมลภาวะ:
พื้นที่อุตสาหกรรมที่มี SO₂ สูง (จากการเผาไหม้ถ่านหิน การถลุง) หรือ NOₓ (จากไอเสียรถยนต์) ซึ่งก่อให้เกิดละอองลอยที่เป็นกรดซึ่งเร่งการสลายฟิล์ม
บริเวณชายฝั่งที่มีความเข้มข้นของ Cl⁻ สูง (จากการพ่นน้ำทะเล) ซึ่งทำให้เกิดการกัดกร่อนแบบรูพรุน (ไอออน Cl⁻ มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงต่อฟิล์มออกไซด์ของทองแดง)
สารละลายที่เป็นกรดหรือด่าง: การสัมผัสโดยตรงกับกรด (เช่น กรดซัลฟิวริก กรดไฮโดรคลอริก) หรือด่างแก่ (เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์) จะละลายฟิล์มป้องกันออกไซด์ ทำให้เกิดการกัดกร่อนสม่ำเสมออย่างรวดเร็ว
แอมโมเนีย-สภาพแวดล้อมที่ประกอบด้วย: แอมโมเนีย (NH₃) หรือเกลือแอมโมเนียม (เช่น แอมโมเนียมคลอไรด์) ทำปฏิกิริยากับทองแดงเพื่อสร้างสารประกอบเชิงซ้อนทองแดง-แอมโมเนียที่ละลายน้ำได้ ([Cu(NH₃)₄]²⁺) ซึ่งจะทำลายฟิล์มป้องกันโดยสิ้นเชิงและทำให้เกิดการกัดกร่อนอย่างรุนแรง (พบได้ทั่วไปในโรงงานเคมีหรือพื้นที่เกษตรกรรม)
สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง-: Temperatures >เร่งปฏิกิริยาระหว่างทองแดงกับออกซิเจนที่ 150 องศา ทำให้เกิดชั้นออกไซด์ที่หนาขึ้นและมีการยึดเกาะน้อยลง (CuO สีดำ) ซึ่งจะหลุดลอกออกได้ง่าย ทำให้โลหะสดเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันเพิ่มเติม
4. ประเด็นสำคัญ
ทองแดง T2ไม่เป็นสนิม(ไม่มีธาตุเหล็ก) แต่มีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมเฉพาะ ทำให้เกิดฟิล์มป้องกัน (Cu₂O สีน้ำตาลแดง-หรือคราบสีเขียว) หรือผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนแบบทำลายล้าง
สภาพแวดล้อมที่รุนแรงหลักสำหรับทองแดง T2 ได้แก่ ความชื้นสูง บรรยากาศชายฝั่ง/อุตสาหกรรม (Cl⁻, SO₂) สารละลายที่เป็นกรด/ด่าง สภาพแวดล้อมที่มีแอมโมเนีย- และอุณหภูมิสูง
สำหรับการใช้งานที่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อนในระยะยาว (เช่น อุปกรณ์ทางทะเล อุปกรณ์เคมี) ทองแดง T2 อาจต้องมีการปรับสภาพพื้นผิว (เช่น การชุบนิกเกิล การทำฟิล์ม) หรือแทนที่ด้วยโลหะผสมทองแดงที่ต้านทานการกัดกร่อน- (เช่น ทองแดง- โลหะผสมนิกเกิล เช่น C70600)
