तांबे और उसके मिश्र धातुओं का क्षरण: कारण और समाधान

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 10:28

तांबे और तांबे की मिश्र धातुओं में उच्च विद्युत और तापीय चालकता होती है, इन्हें मशीनीकृत किया जा सकता है, इनमें संक्षारण प्रतिरोध अच्छा होता है, इसलिए इन्हें कई उद्योगों में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। लेकिन जब यह एक निश्चित वातावरण में प्रवेश करता है, तो तांबे और उसके मिश्र धातुओं का क्षरण अभी भी प्रकट होता है। यह क्या है और उत्पादों को नुकसान से कैसे बचाया जाए, हम इस लेख में विचार करेंगे।

जंग क्या है

यह पर्यावरण के संपर्क में आने से धातुओं का विनाश है। एक अच्छी तरह से विकसित उद्योग वाले देशों में, जंग से होने वाली क्षति राष्ट्रीय आय का 4-5% है। न केवल धातुएं खराब होती हैं, बल्कि तंत्र और उनसे बने पुर्जे भी खराब होते हैं, जिससे बहुत अधिक लागत आती है। जंग लगी पाइपलाइनों से अक्सर हानिकारक रसायनों का रिसाव होता है, जिसके परिणामस्वरूप मिट्टी, पानी और वायु प्रदूषण होता है। यह सब लोगों के स्वास्थ्य पर प्रतिकूल प्रभाव डालता है। तांबे का क्षरण मानव पर्यावरण के व्यक्तिगत तत्वों के प्रभाव में इसका स्वतःस्फूर्त विनाश है। धातु को नुकसान का कारण अस्थिरता हैयह हवा में अलग-अलग पदार्थों के लिए। तापमान जितना अधिक होगा, जंग की दर उतनी ही अधिक होगी।

तांबे के गुण

तांबा वह पहली धातु है जिसका इस्तेमाल मनुष्य ने करना शुरू किया। इसका रंग सुनहरा होता है, और हवा में यह ऑक्साइड फिल्म से ढक जाता है और लाल-पीला रंग प्राप्त कर लेता है, जो इसे अन्य धातुओं से अलग करता है जिनमें ग्रे रंग होता है। यह बहुत प्लास्टिक है, इसमें उच्च तापीय चालकता है, इसे एक उत्कृष्ट कंडक्टर माना जाता है, जो चांदी के बाद दूसरे स्थान पर है। कमजोर हाइड्रोक्लोरिक एसिड, ताजे और समुद्री जल में तांबे का क्षरण नगण्य होता है।

खुली हवा में, धातु की रक्षा करने वाली ऑक्साइड फिल्म के निर्माण के साथ धातु का ऑक्सीकरण होता है। समय के साथ, यह काला हो जाता है और भूरा हो जाता है। तांबे को ढकने वाली परत को पेटिना कहा जाता है। यह अपना रंग भूरा से हरा और यहां तक कि काला भी बदल लेता है।

विद्युत रासायनिक जंग

धातु उत्पादों के विनाश का यह सबसे आम प्रकार है। इलेक्ट्रोकेमिकल जंग मशीन के पुर्जों, जमीन में स्थित विभिन्न संरचनाओं, पानी, वातावरण, चिकनाई और ठंडा करने वाले तरल पदार्थों को नष्ट कर देता है। यह विद्युत प्रवाह के प्रभाव में धातुओं की सतह को नुकसान है, जब रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान, इलेक्ट्रॉनों को छोड़ दिया जाता है और कैथोड से एनोड में स्थानांतरित किया जाता है। यह धातुओं की विषम रासायनिक संरचना द्वारा सुगम है। जब तांबा लोहे से संपर्क करता है, तो इलेक्ट्रोलाइट में एक गैल्वेनिक सेल दिखाई देता है, जहां लोहा एनोड बन जाता है, और तांबा कैथोड बन जाता है, क्योंकि आवर्त सारणी के अनुसार वोल्टेज की श्रृंखला में लोहा तांबे के बाईं ओर होता है और अधिक सक्रिय होता है।

तांबे के साथ लोहे के जोड़े में तांबे की तुलना में लोहे का क्षरण तेजी से होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि जब लोहा नष्ट हो जाता है, तो उसमें से इलेक्ट्रॉन तांबे में चले जाते हैं, जो तब तक सुरक्षित रहता है जब तक कि लोहे की पूरी परत पूरी तरह से नष्ट न हो जाए। इस गुण का उपयोग अक्सर भागों और तंत्रों की सुरक्षा के लिए किया जाता है।

धातुओं के खराब होने पर अशुद्धियों का प्रभाव

यह ज्ञात है कि शुद्ध धातुएं व्यावहारिक रूप से संक्षारित नहीं होती हैं। लेकिन व्यवहार में, सभी सामग्रियों में कुछ मात्रा में अशुद्धियाँ होती हैं। उत्पादों के संचालन के दौरान वे सुरक्षा को कैसे प्रभावित करते हैं? मान लीजिए कि दो धातुओं से बना एक हिस्सा है। विचार करें कि एल्यूमीनियम के साथ तांबे का क्षरण कैसे होता है। हवा के संपर्क में आने पर, इसकी सतह पानी की एक पतली फिल्म से ढकी होती है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि पानी हाइड्रोजन आयनों और हाइड्रॉक्साइड आयनों में विघटित हो जाता है, और कार्बन डाइऑक्साइड पानी में घुलकर कार्बोनिक एसिड बनाता है। यह पता चला है कि तांबे और एल्यूमीनियम, एक समाधान में डूबे हुए, एक गैल्वेनिक सेल बनाते हैं। इसके अलावा, एल्यूमीनियम एनोड है, तांबा कैथोड है (वोल्टेज श्रृंखला में एल्यूमीनियम तांबे के बाईं ओर है)।

एल्यूमीनियम आयन घोल में प्रवेश करते हैं, और अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन तांबे में चले जाते हैं, इसकी सतह के पास हाइड्रोजन आयनों का निर्वहन करते हैं। एल्युमिनियम आयन और हाइड्रॉक्साइड टोन एक सफेद पदार्थ के रूप में एल्युमिनियम की सतह पर संयुक्त और जमा होते हैं, जिससे क्षरण होता है।

अम्लीय वातावरण में तांबे का क्षरण

कॉपर सभी स्थितियों में जंग के लिए अच्छा प्रतिरोध प्रदर्शित करता है क्योंकि यह शायद ही कभी हाइड्रोजन को विस्थापित करता है क्योंकि यह इलेक्ट्रोकेमिकल वोल्टेज श्रृंखला में हैकीमती धातुओं के पास खड़ा है। रासायनिक उद्योग में तांबे का व्यापक उपयोग कई आक्रामक कार्बनिक मीडिया के प्रतिरोध के कारण है:

• नाइट्रेट्स और सल्फाइड;
• फेनोलिक रेजिन;
• एसिटिक, लैक्टिक, साइट्रिक और ऑक्सालिक एसिड;
• पोटेशियम और सोडियम हाइड्रोक्साइड;
• सल्फ्यूरिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के कमजोर समाधान।

दूसरी ओर तांबे का प्रबल विनाश होता है:

• क्रोमियम लवण के अम्ल विलयन;
• खनिज अम्ल - परक्लोरिक और नाइट्रिक, और बढ़ती सांद्रता के साथ क्षरण बढ़ता है।
• सांद्रित सल्फ्यूरिक एसिड, बढ़ते तापमान के साथ बढ़ रहा है;
• अमोनियम हाइड्रॉक्साइड;
• ऑक्सीकरण लवण।

धातु संरक्षण के तरीके

व्यावहारिक रूप से गैसीय या तरल माध्यम में सभी धातुएं सतह के विनाश से गुजरती हैं। तांबे को जंग से बचाने का मुख्य तरीका उत्पादों की सतह पर एक सुरक्षात्मक परत लागू करना है, जिसमें शामिल हैं:

• धातु - उत्पाद की तांबे की सतह पर धातु की एक परत लगाई जाती है, जो जंग के लिए अधिक प्रतिरोधी होती है। उदाहरण के लिए, पीतल, जस्ता, क्रोमियम और निकल का उपयोग इसके रूप में किया जाता है। इस मामले में, कोटिंग के लिए उपयोग की जाने वाली धातु के साथ पर्यावरण और ऑक्सीकरण के साथ संपर्क होगा। यदि सुरक्षात्मक परत आंशिक रूप से क्षतिग्रस्त हो जाती है, तो आधार धातु, तांबा नष्ट हो जाता है।
• गैर-धातु पदार्थ अकार्बनिक कोटिंग्स होते हैं जिनमें कांच के द्रव्यमान, सीमेंट मोर्टार, या कार्बनिक - पेंट, वार्निश, बिटुमेन शामिल होते हैं।
• रासायनिकफिल्में - सुरक्षा एक रासायनिक विधि द्वारा बनाई जाती है, जो धातु की सतह पर यौगिक बनाती है जो तांबे को जंग से मज़बूती से बचाती है। ऐसा करने के लिए, ऑक्साइड, फॉस्फेट फिल्मों का उपयोग किया जाता है या मिश्र धातुओं की सतह को नाइट्रोजन, कार्बनिक पदार्थों से संतृप्त किया जाता है, या कार्बन के साथ इलाज किया जाता है, जिसके यौगिक इसे मज़बूती से संरक्षित करते हैं।

इसके अलावा, तांबे के मिश्र धातुओं की संरचना में एक मिश्र धातु घटक पेश किया जाता है, जो जंग-रोधी गुणों को बढ़ाता है, या पर्यावरण की संरचना को बदल दिया जाता है, इससे अशुद्धियों को हटा दिया जाता है और प्रतिक्रिया को धीमा करने वाले अवरोधकों को पेश किया जाता है।

निष्कर्ष

तांबा रासायनिक रूप से सक्रिय तत्व नहीं है, इस वजह से लगभग किसी भी वातावरण में इसका विनाश बहुत धीमी गति से होता है। इसलिए, यह राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के कई क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, स्वच्छ ताजे और समुद्र के पानी में धातु बहुत स्थिर है। लेकिन जैसे-जैसे ऑक्सीजन की मात्रा बढ़ती है या पानी का प्रवाह तेज होता है, संक्षारण प्रतिरोध कम होता जाता है।