Глава V. Защитно-декоративные покрытия

1. Коррозионная стойкость изделий из медных сплавов

Коррозия начинается с адсорбции микрочастиц агрессивной среды на поверхность изделий из сплавов меди. Стойкость меди и ее сплавов связана с образованием на поверхности изделий защитных пленок, полученных искусственным путем, или пленок как продуктов коррозии, которые замедляют дальнейшее разрушение изделия.

Образование с течением времени характерной зеленой "патины" придает бронзовым изделиям красивый внешний вид. Процесс образования коррозионных продуктов на поверхности медных изделий состоит в следующем. Сначала возникает налет, содержащий сульфид, оксид меди и сажу [69]. Под действием серной кислоты и в результате окисления сульфида появляется сульфат меди. В связи с гидролизом сульфата меди образуется однородный, прочно связанный с поверхностью основной сульфат меди с первоначальным составом близким к CuSO₄·Cu(ОН)₂. Постепенно основность сульфата возрастает и примерно через 70 лет он превращается в CuSO₄·3Cu(OH)₂. В некоторых случаях присутствует небольшое количество основного карбоната CuСО₃ + Cu(ОН)₂. Поблизости от морского побережья возникает основной хлорид CuСl₂·3Cu(ОН)₂. Присутствие в атмосфере загрязнений играет существенную роль при формировании зеленой патины.

Различают несколько видов коррозии. Изделия, как уже указывалось, более всего подвержены атмосферной коррозии. Агрессивность атмосферы определяется влажностью, наличием пыли, окислителей и электролитов. Характеристика промышленной, морской и сельской атмосферы приведена в табл. 36 [70].

Таблица 36. Характеристика атмосферы

¹(На высоте 100 м.)

Наиболее опасными окислителями и электролитами в воздухе являются кислород и озон, оксиды азота и азотная кислота, органические пероксиды, диоксид серы и сернистая кислота, углекислый газ, кислые продукты перегонки нефти, сульфат алюминия, хлорид натрия и щелочи [70].

Степень коррозии меди и ее сплавов в атмосфере, содержащей влагу и сернистый газ, зависит от концентрации газа, так как он является стимулятором, а влага - ускорителем коррозии.

Коррозия медных сплавов начинается при содержании сернистого газа в атмосфере более 1%. Диоксид меди, окисляясь до оксида Cu(II) и адсорбируя влагу, образует серную кислоту, непосредственно воздействующую на медный сплав.

Воздух вызывает равномерную коррозию меди около 1,3 мкм/год. С повышением содержания сернистого газа в воздухе коррозия возрастает. Латуни, бронзы, медно-никелевые сплавы (типа нейзильбера МНЦ15 - 20), широко применяемые для изготовления ювелирных и художественных изделий, обладают достаточно хорошими коррозионными свойствами. Скорость коррозии медных сплавов в атмосфере и различных агрессивных средах приведена в табл. 37 [70].

Таблица 37. Скорость коррозии медных сплавов в различных средах, мкм/год

^*(Скорость коррозии, мм/год.)

Необходимо учитывать, что многие медные сплавы более стойки к коррозии, чем сама медь. Это объясняется наличием в сплаве либо коррозионностойких металлов (никель и олово), либо таких металлов, как алюминий и бериллий, присутствие которых способствует формированию защитных оксидных пленок на поверхности изделий, изготовленных из этих сплавов.

На Опытно-экспериментальном заводе метхоизделий ПО Мосгорпрома при изготовлении отливок ювелирных и сувенирно-подарочных изделий широкое применение нашел процесс легирования сплавов меди алюминием, который вводят в расплав перед разливкой в формы. Введение алюминия в бронзу, латунь, медно-никелевые сплавы позволяет, кроме повышения коррозионной стойкости, получать отливки с хорошим качеством лицевой поверхности.

Кроме атмосферной коррозии изделия подвергаются также биокоррозии. К биокоррозии относится коррозия от захвата руками. Чувствительность зависит от состава пота и свойств сплава, устойчивость сплава - от микрогеометрии поверхности изделий.