Korrosionsbeständighet av ren koppar
Ren koppar är en icke-järnmetall med utmärkt korrosionsbeständighet, vilket är en av dess viktigaste fördelar förutom hög elektrisk och termisk ledningsförmåga. Den används i stor utsträckning inom takläggning, VVS, värmeväxlare, marin hårdvara, elektriska kapslingar och dekorativa komponenter på grund av dess stabila kemiska egenskaper och själv-skyddande mekanism.
I de flesta naturliga och industriella miljöer uppvisar ren koppar enastående hållbarhet.
Dess korrosionsbeständighet kommer huvudsakligen från en passiv ytfilm. När den utsätts för luft, särskilt en atmosfär som innehåller syre och fukt, reagerar koppar med syre och bildar ett tunt, tätt och stadigt vidhäftat lager av kopparoxid (CuO och Cu₂O). Detta skikt fungerar som en fysikalisk och kemisk barriär och förhindrar ytterligare oxidation och penetration av frätande media. Under en lång period, under den kombinerade verkan av luft, regnvatten och koldioxid, omvandlas denna initiala oxidfilm gradvis till en basisk kopparkarbonat- eller basisk kopparsulfatpatina. Denna grönaktiga patina är stabil, -flagnar inte och själv-läkande, vilket ger långtids-skydd åt det inre kopparmaterialet. Det är därför antika kopparartefakter och moderna koppartak kan förbli intakta i hundratals år.
I sötvattenmiljöer, såsom floder, sjöar och hushållsvattenförsörjningssystem, fungerar ren koppar mycket bra.
Den är resistent mot korrosion från neutralt eller lätt alkaliskt vatten och rostar eller löser sig inte lätt. Av denna anledning har det varit ett föredraget material för vattenrör, ventiler och värmeväxlarrör under lång tid. I starkt surt vatten eller vatten med hög-hårdhet med specifika joner kan dock korrosionshastigheten öka något.
I atmosfäriska miljöer, inklusive lantliga, urbana och milda industriella atmosfärer, har ren koppar utmärkt hållbarhet.
Det är inte känsligt för allmänna luftföroreningar. Men i starkt förorenade industriatmosfärer med höga koncentrationer av svaveldioxid, vätesulfid eller kloridjoner kommer korrosionshastigheten att accelerera, och patinan kan bli lösare och mindre skyddande.
I havsvatten och marina miljöer har koppar god allmän korrosionsbeständighet, men den påverkas av kloridjoner.
Den höga kloridhalten i havsvatten kan bryta ner den passiva filmen lokalt, vilket leder till en viss grad av korrosion eller gropbildning. I direkta och långvariga marina applikationer ersätts därför ren koppar ofta med kopparlegeringar som aluminiummässing, cupronickel och brons, som har högre hållfasthet och bättre lokaliserad korrosionsbeständighet.
Ren koppar är inte resistent mot starka syror, särskilt oxiderande syror som salpetersyra och koncentrerad svavelsyra, som kan lösa upp det snabbt. Det korroderar också relativt snabbt i ammoniak-innehållande miljöer eftersom ammoniak bildar lösliga komplex med kopparjoner, vilket förstör ytpassiveringsfilmen.
Sammanfattningsvis har ren koppar utmärkt allmän korrosionsbeständighet i neutrala atmosfärer, rent sötvatten, landsbygdsmiljöer och svagt alkaliska förhållanden, beroende på dess stabila oxid- och patinaskikt för själv-skydd. Den fungerar måttligt i havsvatten och lämpar sig inte för lång-service i starkt sura, ammoniakhaltiga eller kraftigt förorenade industrimiljöer. För tillämpningar som kräver högre korrosionsbeständighet väljs vanligtvis kopparlegeringar istället för olegerad ren koppar.
