So schützen Sie Kupfer vor Oxidation. Ursachen für Kupferkorrosion

Der Schutz von Metallen vor Korrosion durch Inhibitoren (Verzögerer) beruht auf der Eigenschaft bestimmter chemischer Verbindungen, wenn sie in geringen Konzentrationen in eine korrosive Umgebung eingebracht werden, die Geschwindigkeit des Korrosionsprozesses zu verringern oder ihn vollständig zu unterdrücken. Inhibitoren dienen dem Schutz von Metallen beim Waschen und Ätzen und werden in Polymerbeschichtungen eingebracht, die dadurch deren Schutzeigenschaften erhöhen, in Wachse, Schmiermittel, in Verpackungspapier, in den engen Raum von Vitrinen und Schränken zur Aufbewahrung von Metallausstellungsstücken usw. Der Schutzmechanismus durch Inhibitoren im Allgemeinen besteht darin, dass sie auf die Oberfläche des Metalls fallen, von diesem adsorbiert werden und die Ionisierungsrate des Metalls oder des Sauerstoffs oder beider gleichzeitig verlangsamen. Es gibt Inhibitoren für Eisenmetalle, Nichteisenmetalle und Inhibitoren mit universeller Wirkung, d. h. solche, die sowohl Eisen- als auch Nichteisenmetalle gleichzeitig schützen können. In den letzten Jahren wurden erhebliche Fortschritte in der wissenschaftlichen Entwicklung des Problems des Korrosionsschutzes von Metallen mit Inhibitoren erzielt und deren industrielle Produktion etabliert. Bei der Restaurierung von Metallprodukten werden für verschiedene Technologiezweige entwickelte Inhibitoren erfolgreich eingesetzt.

Schutz vor atmosphärischer Korrosion durch Inhibitoren.

Um Metalle vor atmosphärischer Korrosion zu schützen, werden Kontaktinhibitoren verwendet, die auf die Oberfläche des Produkts aufgetragen werden, und flüchtige Inhibitoren, die verdampfen können (der Dampfdruck solcher Verbindungen beträgt 10-2 - 10-7 mm Hg) und selbstständig die Metalloberfläche erreichen. Bei der Verwendung flüchtiger Inhibitoren werden erhöhte Anforderungen an Barrierematerialien gestellt: Sie sollten möglichst keine Inhibitorpaare durchlassen und die Verpackung muss natürlich intakt sein, da der Inhibitor sonst schnell aus einem engen Raum verdunstet. Derzeit wurden mehrere Methoden entwickelt, um Metallprodukte mithilfe von Inhibitoren vor atmosphärischer Korrosion zu schützen.

1) Auftragen eines Inhibitors aus wässrigen Lösungen oder organischen Lösungsmitteln auf die Oberfläche eines Objekts.

2) Sublimation von Inhibitoren auf die Oberfläche des Produkts aus mit Inhibitordämpfen gesättigter Luft.

3) Aufbringen eines Polymerfilms, der einen Korrosionsinhibitor enthält, auf die Oberfläche des Objekts.

4) Verpacken des Produkts in beschichtetes Papier.

5) Einbringen eines porösen Trägers („Linasil“, „Linopon“) mit einem Inhibitor in einen begrenzten Raum. Durch die Platzierung solcher inhibierten Adsorbentien auf engstem Raum zusammen mit Metallprodukten ist es möglich, ihr Aussehen lange zu bewahren, das Auftreten von Korrosion und „Bronzekrankheit“ in Vitrinen und Museumssammlungen zu verhindern und auch die Sicherheit von Objekten zu gewährleisten sich von einer Umgebung in eine andere bewegen.

Die Konservierung mit Inhibitoren erfolgt am besten bei einer Luftfeuchtigkeit unter dem kritischen Wert und in einer sauberen Atmosphäre, damit sich keine sauren Dämpfe in der Raumluft befinden, in der die Behandlung durchgeführt wird, die beispielsweise bei der chemischen Reinigung von Metall freigesetzt werden Exponate. Der Adsorptionsprozess des Inhibitors benötigt eine gewisse Zeit, um eine dauerhafte Schutzschicht zu bilden, deren Dauer nicht nur von der Art des Inhibitors, sondern auch vom Metall abhängt. Vor dem Auftragen des Inhibitors müssen Metallgegenstände gründlich von Schmutz befreit, entfettet und getrocknet werden. Zur Konservierung vorbereitete Gegenstände sollten nicht mit bloßen Händen angefasst werden. Alle weiteren Arbeiten müssen mit Handschuhen durchgeführt werden.

Eisenmetallschutz.

Am weitesten verbreitet sind wässrige und insbesondere viskose Lösungen von Natriumnitrit. Dabei handelt es sich um einen Kontakthemmer, der auf die Oberfläche eines Gegenstandes aufgetragen wird. Die Einführung von Natriumnitrit, einer Substanz, die die Viskosität erhöht (Glycerin, Stärke, Xylit, Hydroxyethylcellulose), in wässrige Lösungen erhöht die Effizienz erheblich und verlängert die Schutzdauer bei der Lagerung von Produkten unter allen klimatischen Bedingungen, da es verhindert, dass die Natriumnitritlösung austritt Dies führt zum Austrocknen und Ablösen von Salzkristallen von der Metalloberfläche und verringert den Lösungsfluss aufgrund der Verflüssigung bei hoher Luftfeuchtigkeit.

Typischerweise wird eine 25 %ige Natriumnitritlösung zum Schutz von Stahlprodukten und eine 40 %ige Lösung zum Schutz von Gusseisen verwendet. Die Gegenstände werden mit einer heißen Lösung (Temperatur 65-85°C) behandelt. Natriumnitritkristalle, die sich während der Feuchtigkeitskondensation während der Lagerung (z. B. zwischenbetriebliche Lagerung) auf der Metalloberfläche bilden, erzeugen eine konzentrierte Inhibitorlösung auf der Metalloberfläche, die den Stahl passiviert. Um die sauren Bestandteile der Atmosphäre zu neutralisieren, die mit kondensierender Feuchtigkeit an die Oberfläche gelangen können, wird der Natriumnitritlösung 0,3-0,6 % Soda zugesetzt. Eine Reduzierung der Natriumnitritkonzentration unter einen kritischen Wert kann jedoch zu lokaler Korrosion führen. Für eine Langzeitlagerung empfiehlt sich daher eher die Verwendung einer viskosen Inhibitorlösung.

Von den flüchtigen Inhibitoren, die zum Schutz von Eisenmetallen verwendet werden, ist Dicyclohexylaminnitrit (in der UdSSR - NDA, in den USA - VPI-260) der am weitesten verbreitete. Dieser Inhibitor ist einer der besten Inhibitoren für Stahl und Gusseisen und kann die Korrosion von Kupfer und Kupferlegierungen, Zink, Zinn, Blei, Magnesium, Cadmium und Aluminium-Kupfer-Legierungen anregen. NDA verändert nicht die Korrosionsbeständigkeit von Nickel, Chrom, Aluminium oder deren Loten, wenn in ihrer Zusammensetzung kein Kupfer enthalten ist, und beeinflusst auch nicht die Haltbarkeit und mechanischen Eigenschaften vieler Kunststoffe, Gummi, Leder und Polstermaterialien sowie Farben und Lacke. Dieser Inhibitor kann in Form von Alkohollösungen auf die Oberfläche aufgetragen werden. Damit 1,5–2,5 g/m2 Inhibitor auf der Metalloberfläche verbleiben, verwenden Sie eine 4–8,5 %ige Alkohollösung. Nach dem Auftragen des Inhibitors muss der Artikel sorgfältig verpackt oder an einem geschlossenen Ort aufbewahrt werden.

Schutz von Kupfer, Kupferlegierungen und Silber.

Um Objekte aus Kupfer, Kupferlegierungen und Silber vor Korrosion zu schützen, verwenden Museumsrestaurierungslabore auf der ganzen Welt einen Kontaktinhibitor, Benzotriazol. Benzotriazol (BTA) C 6 H 5 N 3 reagiert mit einwertigen und zweiwertigen Kupfersalzen und bildet Polymerverbindungen, die in Wasser unlöslich und bei Temperaturen bis zu 200 °C stabil sind. Durch die Bildung neuer unlöslicher Verbindungen verzögert Benzotriazol auch die Entwicklung der „Bronzekrankheit“. Ausländische Restauratoren empfehlen den Einsatz von Benzotriazol sowohl zum Schutz gereinigter archäologischer Objekte als auch von Objekten, die eine Korrosionsschicht oder eine edle Patina aufweisen. Auch das Nachdunkeln polierter Museumsgegenstände aus Bronze, Kupfer und Silber (Geschirr, Beleuchtungskörper) kann durch die Behandlung mit Benzotriazol verlangsamt werden. Die Erfahrung zeigt, dass Benzotriazol Museumsobjekte aus Nichteisenmetallen und gereinigte archäologische Objekte schützt. Metalle, bei denen der aktive Korrosionsprozess bereits begonnen hat, oder Gegenstände, von denen korrosive Produkte nicht vollständig entfernt wurden, werden nicht mit Benzotriazol geschützt.

Gereinigte und entfettete Gegenstände werden 6 Stunden lang in eine 3%ige wässrige BTA-Lösung getaucht. Die Lösungstemperatur muss mindestens 20°C betragen. Anschließend werden die Gegenstände getrocknet und mit einem weichen, in destilliertem Wasser getränkten Baumwolltuch abgewischt, um überschüssiges Benzotriazol zu entfernen. Die weitere Konservierung kann auf übliche Weise erfolgen. Große Museumsobjekte werden mit einer auf 50°C erhitzten 3%igen Lösung durch Benetzen behandelt. Diese Behandlung wird mehrmals mit Zwischentrocknung bei Raumtemperatur durchgeführt.

Bei der Arbeit mit Benzotriazol ist zu beachten, dass es krebserregend ist. Vermeiden Sie daher den direkten Kontakt mit der Haut und führen Sie alle Arbeiten mit Handschuhen durch.

Zu den Schwefelinhibitoren, die zum Schutz von Kupferlegierungen und Silber verwendet werden, gehört 2-Mercaptobenzothiazol (MBT), in der Branche als Captax bekannt. Die Behandlung von Kupfer und Bronze mit einer 3 %igen MBT-Alkohollösung kann die Korrosionsbeständigkeit des Metalls drastisch erhöhen. Bessere Ergebnisse werden erzielt, wenn das Objekt 30 Minuten lang in eine Lösung mit einer Temperatur von 60–80 °C eingetaucht wird. In manchen Fällen ist MBT wirksamer als Benzotriazol.

Unter den anorganischen Inhibitoren zum Schutz von Nichteisenmetallen nehmen Chromate den Spitzenplatz ein. Die Chromatpassivierung ist eine der wirtschaftlichsten Methoden, um Kupfer und Silber sowie darauf basierende Legierungen vor dem Anlaufen zu schützen. Die Passivierung erfolgt sowohl mit als auch ohne Anwendung von kathodischem Strom. Die Zusammensetzung des Elektrolyten und die Betriebsweise beim Chromatieren können in weiten Grenzen variieren, ohne dass sich die Schutzeigenschaften der resultierenden Filme verschlechtern. Kupfer und Kupferlegierungen werden mehrere Minuten in einer enthaltenden Lösung gehalten. I g/l Chromsäure. Der resultierende Film weist eine hohe Beständigkeit gegen Feuchtigkeit, Schwefelwasserstoff und Salzlösungen auf.

Silberprodukte werden durch Anlegen eines kathodischen Stroms in einem Elektrolyten mit 20-40 g/l Natriumbichromat, 20 g/l Natronlauge und 40 g/l Kaliumcarbonat, Stromdichte 0,1 A/cm2, Haltezeit - 40-60 zuverlässig passiviert Sek., Lösungstemperatur - Raum. Durch einfaches Eintauchen in eine reine Lösung von Chromsäureanhydrid oder -dichromat ohne Anwendung von Strom kann Silber ebenfalls passiviert werden. Diese Lösungen müssen frei von Fremdsäuren sein. Gute Ergebnisse werden mit einer doppelten Behandlung erzielt: zuerst kathodisch und dann in einer reinen Lösung von Chromsäureanhydrid oder Dichromat gespült.

Chromate und Dichromate haben eine schädliche Wirkung auf die Haut; ihre Dämpfe greifen die Atemwege an. Daher ist es notwendig, mit Gummihandschuhen und unter Zugkraft zu arbeiten.

Schutz mit Inhibitoren beim Spülen.

Beim Waschen von Gegenständen insbesondere aus Eisenmetallen mit Wasser kann es zu einer korrosiven Zerstörung der Oberfläche des gereinigten Gegenstandes kommen. Darüber hinaus hängt die Aggressivität stark von der Härte des Wassers ab. Weiches Wasser ist aggressiver als hartes Wasser. Die korrosive Aktivität von Wasser wird nicht durch Salze bestimmt, die die Wasserhärte beeinflussen, sondern auch durch den Gehalt an Chloriden und Sulfaten. Ihre Konzentration in natürlichen Gewässern kann in sehr weiten Grenzen zwischen 50 und 5000 mg/l schwanken. Es gibt folgende Klassifizierung der Wasseraggressivität: Bei einem Gehalt an Sulfat- und Chloridionen unter 50 mg/l ist die Umgebung leicht aggressiv, bei 50-150 mg/l ist sie mäßig aggressiv, bei 150 mg/l und mehr sehr aggressiv. (GOST erlaubt Salze im Wasser aus zentralen Wasserversorgungsquellen bis zu 500 mg/l für Sulfationen und 350 mg/l für Chlorionen).

Die Verlangsamung der Oxidation beim Waschen wird durch die Bindung von im Wasser gelöstem Sauerstoff mit einem Reduktionsmittel, beispielsweise Hydrazin, erleichtert. Das Endprodukt der Wechselwirkung von Hydrazin mit Sauerstoff ist Stickstoff, der leicht aus Wasser entfernt werden kann und nicht korrosiv ist. Inhibitorkonzentration 1 g/l. Durch Kochen wird dem Wasser teilweise Sauerstoff entzogen.

Schutz mit Inhibitoren bei der Korrosionsreinigung.

Um Gegenstände vor Korrosion in sauren Lösungen zu schützen, werden am häufigsten Inhibitoren verwendet. Nach dem Entfernen von Korrosionsprodukten von der Metalloberfläche mit Säuren werden die Inhibitoren auf der sauberen Oberfläche adsorbiert und verhindern oder minimieren die Auflösung des Metalls. Dies ist sehr wichtig beim Reinigen des Metalls verschiedener Kunstgegenstände, auf deren Oberfläche die Korrosionsschicht in Zusammensetzung und Dicke heterogen ist.

Wenn die Oberfläche des reinen Eisens freigelegt wird, wird sie zur Anode und die Oxide werden zur Kathode. Daher wird bei der Reinigung in Säure der größte Teil der Menge für das Ätzen des Metalls aufgewendet und nicht für die Auflösung von Korrosionsprodukten. Die Verwendung saurer Korrosionsinhibitoren trägt dazu bei, das Ätzen freiliegender Metalle zu verhindern und verhindert die Hydrierung von Eisenmetallen, die zu einer Wasserstoffversprödung führt. Zur sauren Reinigung werden die Inhibitoren PB-5 und PB-8 (Kondensationsprodukte aus Hexamin und Anilin) ​​verwendet; Catapin, Urotropin, Captalhydroxylamin.

Korrosionsinhibitoren werden eingesetzt, um die Rostbildung auf Metallen zu verlangsamen. Die Wirkung von Verzögerern beruht auf der Fähigkeit einzelner Chemikalien, die Korrosionsentwicklung bei Metallen zu reduzieren oder sogar ganz zu unterdrücken.

Beim Schutz von Metallprodukten beim Beizen und Waschen sind Inhibitoren gefragt. Diese Stoffe werden Polymerbeschichtungen, Wachsen, Schmiermitteln, Verpackungen und in geschlossenen Räumen, in denen Metall gelagert wird, zugesetzt. Durch diese Maßnahmen erhöht sich die Schutzwirkung von Beschichtungen.

Bei Kontakt mit Metall beginnt die Adsorption von Inhibitoren, wodurch die Ionisierungsrate verringert wird. Der Ionisierungsprozess kann sowohl für das Metall als auch für den Sauerstoff oder in beiden Fällen gleichzeitig verlangsamt werden.

Vor kurzem wurde mit der Produktion einer breiten Palette verschiedener Inhibitoren begonnen. Es gibt Verzögerer, die für bestimmte Metallgruppen (Eisen oder Nichteisen) und universell einsetzbare Stoffe konzipiert sind, die in allen Fällen eingesetzt werden können.

Passt auf! Bei der Auswahl des einen oder anderen Inhibitors müssen Sie einen Spezialisten konsultieren oder Nachschlagewerke sorgfältig studieren. Tatsache ist, dass derselbe Stoff in Bezug auf verschiedene Metalle die Entwicklung des Korrosionsprozesses sowohl fördern als auch verlangsamen kann.

Atmosphärischer Korrosionsschutz

Um Metalle vor den Auswirkungen atmosphärischer Korrosion zu schützen, werden Kontaktinhibitoren sowie flüchtige Inhibitoren verwendet, die verdampfen und sich selbstständig über die Metalloberfläche verteilen.

Der Einsatz flüchtiger Inhibitoren ist mit hohen Anforderungen an Barrierematerialien verbunden:

• Materialien müssen für Inhibitordämpfe undurchlässig sein;
• Die Verpackung muss verschlossen sein, sonst verdunstet der Stoff sofort.

Es gibt verschiedene Methoden zum Einsatz von Inhibitoren zum Schutz von Metallprodukten vor atmosphärischer Korrosion:

• der Inhibitor wird aus wässrigen Lösungen oder organischen Lösungsmitteln auf die Metalloberfläche aufgetragen;
• der Prozess der Sublimation von Inhibitoren auf eine Metalloberfläche aus der Luft, in der sich eine hohe Konzentration an Inhibitordämpfen befindet, wird durchgeführt;
• eine Polymerzusammensetzung, die einen Inhibitor enthält, wird auf die Metalloberfläche aufgetragen;
• das Produkt ist in inhibiertes Papier eingewickelt;
• Ein poröser Träger mit einem Inhibitor wird in einen geschlossenen Raum geleitet.

Im letzteren Fall fungieren „Linopon“ oder „Linasil“ als Träger. Diese auf engstem Raum platzierten Adsorbentien sorgen für eine langfristige Konservierung der Metalle und schützen vor Korrosion und „Bronzekrankheit“. Dank Adsorbentien ist es außerdem möglich, Produkte im Falle einer plötzlichen Änderung der Umgebungsbedingungen zu konservieren.

Es wird empfohlen, Konservierungsmaßnahmen mit Inhibitoren bei einer Luftfeuchtigkeit unter dem kritischen Wert und unter sauberen Luftbedingungen durchzuführen. Das Vorhandensein von sauren Dämpfen in der Raumluft (diese Dämpfe werden bei der chemischen Reinigung freigesetzt) ​​ist in den Räumen, in denen die Konservierung durchgeführt wird, nicht zulässig.

Die Adsorption des Inhibitors unter Bildung einer starken Schutzschicht erfolgt nicht sofort, sondern über einen längeren Zeitraum. Die benötigte Zeit hängt nicht nur von der Art des Inhibitors, sondern auch vom zu verarbeitenden Metall ab. Vor der Behandlung mit dem Inhibitor werden Metallprodukte gründlich von Schmutz und Fett gereinigt und anschließend getrocknet.

Passt auf! Vor der Konservierung sollte Metall nicht mit bloßen Händen berührt werden. Alle Arbeiten sollten künftig mit Gummihandschuhen durchgeführt werden.

Schutz für Stahlkonstruktionen

Am beliebtesten sind wässrige Lösungen (insbesondere viskose) von Natriumnitrit. Bei dieser Lösung handelt es sich um einen Kontakthemmer, der auf die Oberfläche des Produkts (z. B. ein Heizsystem oder eine andere Metallstruktur) aufgetragen wird.

Die Zugabe einer zusätzlichen Komponente zu wässrigen Lösungen von Natriumnitrit, die die Viskosität der Struktur erhöht (Hydroxyethylcellulose, Glycerin, Xylit, Stärke), erhöht die Wirksamkeit der Substanz erheblich. Insbesondere verlängert sich die Dauer des garantierten Metallschutzes unabhängig von den klimatischen Bedingungen. Viskose Zusammensetzungen schützen Natriumnitritlösungen vor dem Austrocknen, verhindern, dass sich Salzkristalle von der Metalloberfläche entfernen, und verringern außerdem den Prozentsatz des Abfließens der Substanz bei hoher Luftfeuchtigkeit.

Am häufigsten wird bei Stahlprodukten eine 25-prozentige Natriumnitritlösung und zum Schutz von Gusseisenteilen eine 40-prozentige Lösung verwendet. Das Metall wird mit einer auf 65-85 Grad erhitzten Lösung behandelt. Natriumnitritkristalle, die durch Feuchtigkeitskondensation während der Lagerung (z. B. während der Lagerung zwischen technologischen Vorgängen) an der Oberfläche entstehen, bilden eine konzentrierte Lösung der Hemmsubstanz.

Es ist diese Lösung, die das Metall passiviert. Um saure atmosphärische Bestandteile zu neutralisieren, die mit kondensierender Feuchtigkeit auf das Metall fallen, wird der Natriumnitritlösung ein geringer Anteil Soda (bis zu 0,6 %) zugesetzt. Es ist zu berücksichtigen, dass eine Reduzierung der Natriumnitritkonzentration auf Werte unterhalb des festgelegten Schwellenwerts zu sogenannter lokaler Korrosion führt. Dieser Faktor ist der Grund dafür, dass es ratsam ist, viskose Lösungen für die Langzeitlagerung zu verwenden.

Unter den flüchtigen Inhibitoren wird am häufigsten Dicyclohexylaminnitrit verwendet. Dieser Stoff eignet sich hervorragend für Gusseisen und Stahl, fördert jedoch Korrosionsprozesse in Kupfer und seinen Legierungen, Zinn, Zink, Blei, Aluminium-Kupfer-Legierungen, Magnesium und Cadmium. Flüchtige Schutzstoffe verändern nicht die Korrosionsbeständigkeit von Aluminium, Nickel, Chrom und beeinträchtigen darüber hinaus nicht die mechanischen Eigenschaften von Kunststoff, Leder, Gummi, Farben und Lacken.

Dieser Inhibitor wird in Form von Alkohollösungen verwendet. Um 1,5 bis 2,5 Gramm der Substanz pro Quadratmeter aufzutragen, nehmen Sie eine 8,5 %ige Alkohollösung. Unmittelbar nach der Bearbeitung wird das Teil hermetisch verpackt oder an einem isolierten Ort aufbewahrt.

Schutz von Kupfer und seinen Legierungen sowie Silber

Um Korrosionsprozesse auf Kupfer und seinen Legierungen sowie auf Silber zu verhindern, wird ein Kontakttypinhibitor – Benzotriazol – verwendet. Dieser Stoff kommt mit Salzen des 1- und 2-wertigen Kupfers in Kontakt, wodurch Polymerverbindungen entstehen, die in wässriger Umgebung unlöslich und gegen hohe Temperaturen beständig sind.

Durch das Auftreten unlöslicher Strukturen hemmt Benzotriazol die sogenannte „Bronzekrankheit“. Der Einsatz von Benzotriazol empfiehlt sich sowohl zum Schutz bereits gereinigter Objekte als auch für Objekte, bei denen die Korrosionsschicht bzw. Patina unverändert belassen werden soll. Benzotriazol verlangsamt außerdem das Anlaufen von Bronze-, Kupfer- und Silbergegenständen.

Nach der Reinigung von Schmutz und Fett werden die Gegenstände in eine 3%ige Benzotriazollösung gelegt. In diesem Fall müssen Sie eine Temperatur von mindestens 20 Grad einhalten. Um große Objekte zu verarbeiten, muss die Lösung auf 50 Grad erhitzt werden. Anschließend wird das Metall getrocknet und mit einem feuchten Baumwolltuch abgewischt.

Passt auf! Benzotriazol ist ein Karzinogen. Daher sollte der direkte Kontakt der Lösung mit der Haut vermieden werden. Bei der Arbeit müssen Schutzhandschuhe, eine Schürze und eine Schutzbrille getragen werden.

Zu den schwefelhaltigen Inhibitoren gehört Captax. Durch die Captax-Behandlung von Kupfer- und Bronzeprodukten wird die Korrosionsbeständigkeit von Metallen deutlich erhöht. Die besten Ergebnisse lassen sich mit einem halbstündigen Eintauchen erzielen, wenn die Lösungstemperatur 70-80 Grad beträgt. In einigen Fällen hat Captax im Vergleich zu Benzotriazol eine größere Wirkung.

Unter den Inhibitoren anorganischen Ursprungs sind Chromate zu erwähnen. Die Passivierung mit Chromaten ist eine der kostengünstigsten Methoden, um Kupfer, seine Legierungen und Silber vor dem Nachdunkeln zu schützen. Die Passivierung erfolgt mit oder ohne Kathodenstrom. Die Bestandteile des Elektrolyten und das Oberflächenbehandlungsverfahren beim Chromatieren können sich erheblich unterscheiden, was keinen Einfluss auf die Schutzeigenschaften der resultierenden Filme hat. Die Metalle werden mehrere Minuten in einer Chromsäurelösung (1 Gramm pro Liter) aufbewahrt. Der resultierende Film ist sehr beständig gegen Feuchtigkeit sowie gegen die Einwirkung von Salzlösungen und Schwefelwasserstoff.

Silberprodukte werden durch Anlegen eines kathodischen Stroms passiviert. In diesem Fall umfasst der Elektrolyt bis zu 40 Gramm Natriumbichromat, 20 Gramm Natriumhydroxid und 40 Gramm Kaliumcarbonat. Diese Mengen werden pro Liter Flüssigkeit verteilt. Die Stromdichte beträgt 0,1 Ampere pro Quadratzentimeter und die Verweilzeit beträgt 60 Sekunden. Die Lösung wird bei Raumtemperatur gehalten.

Schon das einfache Eintauchen von Silber in Chromsäureanhydrid oder Natriumdichromat ermöglicht eine erfolgreiche Passivierung. Allerdings muss darauf geachtet werden, dass sich in den Lösungen keine Fremdsäuren befinden. Gute Ergebnisse lassen sich nach zweimaliger Bearbeitung erzielen: zunächst im kathodischen Verfahren und dann durch Eintauchen in eine Lösung aus Chromanhydrid oder Natriumbichromat.

Passt auf! Natriumbichromat und Chromanhydrid sind gefährlich für die Haut und die Atemwege. Daher müssen Sie mit diesen Stoffen mit Gummihandschuhen, einer Atemschutzmaske und in einem gut belüfteten Raum arbeiten.

Schutz beim Waschen

Das Waschen mit Wasser, insbesondere beim Waschen von Gusseisen oder Stahl, kann zu Korrosionsprozessen im Bereich der gereinigten Oberfläche führen. Gleichzeitig hat die Wasserhärte großen Einfluss auf die Aggressivität der Korrosion. Je weicher das Wasser ist, desto stärker ist sein Einfluss auf die Entstehung von Korrosionsprozessen.

Die Korrosionsaktivität wird nicht nur durch Salze verursacht, sondern auch durch den Gehalt an darin enthaltenen Sulfaten und Chloriden. Ihr Gehalt in natürlich vorkommendem Wasser kann zwischen 50 und 5000 Milligramm pro Liter variieren.

Es wird folgende Klassifizierung der Wasseraggressivität verwendet:

• leicht aggressive Umgebung – Konzentration von Sulfaten und Chloriden unter 50 Milligramm pro Liter;
• mäßig aggressive Umgebung – Konzentration von Sulfaten und Chloriden von 50 bis 150 Milligramm pro Liter;
• Hochaggressive Umgebung – Konzentration von Sulfaten und Chloriden über 150 Milligramm pro Liter.

Laut GOST darf Wasser verwendet werden, das Salze in folgenden Konzentrationen enthält:

• Sulfate – bis zu 500 Milligramm pro Liter;
• Chloride - bis zu 350 Milligramm pro Liter.

Um die Oxidation beim Waschen zu reduzieren, werden Reduktionsmittel wie Hydrazin verwendet. Reduktionsmittel binden Sauerstoff im Wasser. Durch den Kontakt von Hydrazin und Sauerstoff entsteht Stickstoff, der leicht aus der Gewässerumgebung entfernt werden kann und keine Korrosionsgefahr darstellt.

Der zulässige Hemmstoffgehalt beträgt 1 Gramm pro Liter. Sauerstoff wird dem Wasser größtenteils durch Kochen entzogen.

Schutz vor Korrosion

Um Metalle vor Korrosionsprozessen in sauren Umgebungen zu schützen, werden üblicherweise Inhibitoren eingesetzt. Dazu gehören Catapin, Urotropin, PB-5, PB-8.

Während des Verfahrens kommt es nach der Korrosionsentfernung mit Säuren zur Adsorption von Inhibitoren auf der gereinigten Oberfläche. Dadurch wird eine Metallauflösung vermieden bzw. auf ein Minimum reduziert. Dieser Faktor ist bei der Reinigung von Metallgegenständen mit künstlerischem Wert von besonderer Bedeutung, da die Korrosionsschicht auf deren Oberflächen in der Regel sowohl in der Dicke als auch in ihren Bestandteilen heterogen ist.

Wenn die Oberfläche des reinen Metalls freigelegt wird, fungiert sie als Anode und die Oxide werden zur Kathode. Dabei wird bei der Reinigung ein erheblicher Teil der Säure zum Ätzen des Metalls aufgewendet, nicht jedoch zum Auflösen korrosiver Produkte. Der Einsatz von Inhibitoren in saurer Umgebung ermöglicht es, das Ätzen von reinem Metall zu vermeiden und die Hydrierung von Stahl oder Gusseisen zu verhindern. Dadurch kann eine Wasserstoffversprödung von Eisenmetallen vermieden werden.

Eine der wirksamsten Methoden, um Kupfer von der Oxidation zu befreien, ist die Verwendung von Essig und Salz. Befeuchten Sie die Kupferoberfläche mit einer Essiglösung und einer kleinen Menge Salz und wischen Sie sie anschließend gründlich mit einem trockenen Tuch ab, um Oxidationsprodukte zu entfernen. Wenn Sie mit der Reinigung fertig sind, spülen Sie das Kupfer mit warmem, fließendem Wasser ab und wischen Sie es mit einem trockenen, weichen Tuch ab.

Essig und Salz. Zweiter Weg

Gießen Sie 1 Tasse Essig und 4 Liter Wasser in einen 5-Liter-Topf und fügen Sie 1 Esslöffel Salz hinzu. Legen Sie den Kupfergegenstand in die Pfanne und bringen Sie das Wasser zum Kochen. Kochen Sie die Lösung, bis die Oberfläche des Kupfers vollständig sauber ist. Wenn Sie mit der Reinigung fertig sind, lassen Sie den Kupfergegenstand abkühlen, spülen Sie ihn dann unter fließendem, warmem Wasser ab und trocknen Sie ihn gründlich ab.

Zitrone

Zitronensaft ist auch ein guter Reiniger für Kupferoberflächen und erleichtert die Reinigung von Kupferkochgeschirr. Schneiden Sie eine mittelgroße Zitrone in zwei Stücke, bestreuen Sie die Schnittfläche mit etwas Salz und reiben Sie damit die Kupferoberfläche ein, bis sie vollständig sauber ist. Wenn Sie fertig sind, spülen Sie das Kupfer ab und trocknen Sie es.

Zitrone. Zweiter Weg

Drücken Sie den Saft einer mittelgroßen Zitrone in ein Glas. Fügen Sie Salz in der erforderlichen Menge hinzu, um eine dicke, pastenartige Mischung zu bilden, und rühren Sie die resultierende Lösung um. Tränken Sie ein weiches, trockenes Tuch mit dieser Lösung und reiben Sie damit die Oberfläche des Kupfers ein. Spülen Sie die gereinigte Oberfläche ab und trocknen Sie sie. Um Kupfer zum Glänzen zu bringen, können Sie es mit Bienenwachs einreiben.

Ketchup

Eine hervorragende Möglichkeit, Oxidation zu beseitigen, ist normaler Ketchup. Es ist jedoch am besten, es zu verwenden, wenn ein kleiner Bereich der Kupferoberfläche oxidiert ist, weil Die Arbeit mit Ketchup kann ziemlich chaotisch sein. Tragen Sie eine kleine Menge Ketchup auf die Kupferoberfläche auf und lassen Sie es einige Minuten einwirken. Anschließend das Kupfer mit einem trockenen Tuch abwischen; Oxidationsprodukte werden zusammen mit dem Ketchup entfernt. Spülen Sie die Oberfläche ab und trocknen Sie sie gründlich ab.

Sulfaminsäure

Am besten verwenden Sie Sulfaminsäure nur dann, wenn der zu reinigende Gegenstand nur aus Kupfer besteht und keine Teile aus anderen Metallen enthält. Mischen Sie die Säure mit Wasser in einem ausreichenden Verhältnis, um Ihren Kupfergegenstand zu reinigen (genaue Dosierungen sollten auf der Verpackung angegeben sein). Legen Sie einen Kupfergegenstand in diese Lösung und Sie werden sehen, wie die Flüssigkeit zu sprudeln beginnt. Sobald dieser Vorgang abgeschlossen ist, entfernen Sie den Artikel, waschen Sie ihn gründlich und wischen Sie ihn mit einem trockenen Tuch ab.

Aufgabe 284.
Wird eine Platte aus reinem Zink in verdünnte Säure getaucht, kommt die begonnene Wasserstoffentwicklung bald fast zum Erliegen. Berührt man das Zink jedoch mit einem Kupferstab, beginnt dieser schnell Wasserstoff freizusetzen. Geben Sie eine Erklärung dafür, indem Sie elektronische Gleichungen für die anodischen und kathodischen Prozesse erstellen. Schreiben Sie die Gleichungen für die ablaufende chemische Reaktion.
Lösung:
Wenn eine Platte aus reinem Zink in eine Lösung aus verdünnter Säure abgesenkt wird, hört die begonnene Wasserstoffentwicklung bald fast auf, da sich auf der Zinkplatte ein Oxidfilm bildet, der eine weitere Wechselwirkung von Zink mit der verdünnten Säure verhindert. Durch die Wechselwirkung von Zink mit in Wasser gelöstem Sauerstoff entsteht ein Oxidfilm nach folgendem Schema:

Zn + 1/2 O 2 = ZnO

Wenn Sie eine Zinkplatte mit einem Kupferstab berühren, entsteht ein galvanisches Paar Zink-Kupfer, bei dem Zink die Anode und Kupfer die Kathode ist. Dies liegt daran, dass das Standardelektrodenpotential von Zink (-0,763 V) deutlich negativer ist als das Potential von Kupfer (+0,34 V).

Anodischer Prozess: Zn 0 - 2 = Zn 2+
Kathodischer Prozess im sauren Medium: 2H + + 2 = H 2

Die entstehenden Zn2+-Ionen bilden mit den vorhandenen Säureanionen Salz und die am Kupferstab depolarisierenden Wasserstoffionen H+, Zn0 - 2 = Zn2+, bilden Wasserstoff, der in Form von Gasblasen aus der Lösung freigesetzt wird. Die ionenmolekulare Gleichung der Reaktion lautet:

Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2

Molekulare Form der Reaktionsgleichung:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

Aufgabe 285.
Was ist das Wesen des Opferschutzes von Metallen vor Korrosion? Geben Sie ein Beispiel für den Schutz von Eisen in einem Elektrolyten, der gelösten Sauerstoff enthält. Schreiben Sie elektronische Gleichungen für die anodischen und kathodischen Prozesse.
Lösung:
Um Korrosion von Stahlkonstruktionen zu verhindern, wird ein Opferschutz verwendet: Es wird ein elektrischer Kontakt zwischen der geschützten Struktur und dem Schutz hergestellt – einem aktiveren Metall (normalerweise Zn, Mg, Al oder deren Legierungen). Bei einem solchen Kontakt entsteht ein galvanisches Paar vom Typ Zn-Fe und der Schutz ist der Korrosion ausgesetzt, nicht die Stahlkonstruktion selbst (Rohrleitung, Schiffsrumpf usw.). Beispielsweise wird der Rumpf eines Schiffes durch einen Protektor geschützt – Zinkstangen, die an mehreren Stellen am Schiffsboden angebracht sind. Unter dem Einfluss von Meerwasser und Sauerstoff wird Zink zerstört und der Schiffsrumpf somit vor Korrosion geschützt. Dabei laufen folgende elektrochemische Prozesse ab:

Anodischer Prozess: Zn 0 - 2 = Zn 2+ ;
Kathodenprozess:
a) in einer neutralen oder alkalischen Umgebung: 1/2O 2 + H 2 O + 2 = 2OH -;
b) in saurer Umgebung: 1/2O 2 + 2H + + 2 = H 2 O

Dadurch wird Zink zerstört, zu Zn2+-Ionen oxidiert, die mit Hydroxylionen unlösliches Hydroxid Zn(OH)2 bilden oder bei saurer Reaktion des Mediums in Form von Zn2+-Ionen in Lösung gehen. Das Grundmetall bleibt intakt.

Aufgabe 286.
Das Eisenprodukt wurde mit Nickel plattiert. Was ist das für eine Beschichtung – anodisch oder kathodisch? Warum? Erstellen Sie elektronische Gleichungen für die anodischen und kathodischen Korrosionsprozesse dieses Produkts, wenn die Beschichtung in feuchter Luft und in Salzsäure (Salzsäure) beschädigt wird. Welche Korrosionsprodukte entstehen im ersten und zweiten Fall?
Lösung:
Eisen hat ein elektronegativeres Standardelektrodenpotential (-0,44 V) als Nickel (-0,24 V), daher ist Eisen die Anode und Nickel die Kathode.

Anodischer Prozess – Metalloxidation: Fe 0 - 2 = Fe 2+

und der kathodische Prozess – die Reduktion von Wasserstoffionen (Wasserstoffdepolarisation) oder Sauerstoffmolekülen (Sauerstoffdepolarisation). Daher laufen bei der Korrosion des Fe-Ni-Paares mit Wasserstoffdepolarisation folgende Prozesse ab:

Anodischer Prozess: Fe 0 - 2 = Fe 2+
Kathodenprozess: in saurer Umgebung: 2H + + 2 = H 2

Das Korrosionsprodukt ist Wasserstoffgas, eine Eisenverbindung mit einem Säurerest (Salz).

Wenn das Fe-Ni-Paar unter atmosphärischen Bedingungen korrodiert, kommt es an der Kathode zu einer Sauerstoffdepolarisierung und an der Anode zu einer Eisenoxidation:

Anodischer Prozess: Fe 0 - 2 = Fe 2+

Kathodenprozess:

in neutraler Umgebung: 1/2O 2 + H 2 O + 2 = 2OH -

Da Fe 2+-Ionen mit Hydroxidionen OH- unlösliches Hydroxid bilden, ist das Korrosionsprodukt Fe(OH) 2. Bei Kontakt mit Luftsauerstoff oxidiert Fe(OH) 2 schnell zu Eisenmetahydroxid FeO(OH) und erhält seine charakteristische braune Farbe:

4Fe(OH) 2 + O 2 = 4FeO(OH) + 2H 2 O

Da Nickel ein elektropositiveres Standardelektrodenpotential aufweist als Eisen, ist diese Beschichtung kathodisch. Wenn die Kathodenbeschichtung beschädigt ist (oder Poren vorhanden sind), entsteht ein Korrosionselement, bei dem das Grundmaterial in der Pore als Anode dient und sich auflöst, und das Beschichtungsmaterial als Kathode dient, an der Wasserstoff oder Sauerstoff freigesetzt wird absorbiert. Folglich kann diese kathodische Beschichtung Eisen nur dann vor Korrosion schützen, wenn keine Poren vorhanden sind und die Beschichtung beschädigt ist.