سيتم شرح مقاومة النحاس للتآكل من خلال خصائص التآكل العامة للنحاس، والتآكل الإجهادي للنحاس، وما إلى ذلك.

1. خصائص التآكل العامة للنحاس
النحاس هو سبيكة Cu-Zn مع الزنك كعنصر السبيكة الرئيسي. ويسمى بالنحاس بسبب لونه الأصفر. وفقا لأنواع ومحتويات عناصر السبائك المضافة، يمكن تقسيم النحاس إلى ثلاث فئات: النحاس أحادي الطور، والنحاس ذو الطور المعقد، والنحاس الخاص. عندما يكون محتوى الزنك أقل من 36%، يتكون محلول صلب أحادي الطور، لذلك يسمى النحاس أحادي الطور أيضًا بالنحاس. عندما يكون محتوى الزنك 36%-45%، فإنه يصبح + مرحلة نحاس معقدة. عندما يكون محتوى الزنك أكبر من 45%، يكون هناك الكثير من الطور ويكون هشًا وليس له أي قيمة عملية. يعتمد النحاس الخاص على Cu-Zn، ويضيف Sn، Mn، Al، Fe، Ni، Si، Pb وعناصر أخرى.

يتآكل النحاس ببطء شديد في الغلاف الجوي، ومعدل التآكل في المياه العذبة النقية ليس كبيرًا ({{0}}.0025-0.025mm/year)، ومعدل التآكل في مياه البحر أسرع قليلاً ( 0.0075-0.1 ملم/سنة). الفلورايد الموجود في الماء له تأثير ضئيل على تآكل النحاس، والكلوريد له تأثير أكبر، واليوديد له تأثير خطير. في المياه التي تحتوي على غازات مثل O2، CO2، H2S، SO2، NH3، وما إلى ذلك، يزيد معدل تآكل النحاس بشكل كبير. من السهل جدًا أن تتآكل في المياه المعدنية، خاصة المياه التي تحتوي على Fe2(SO4)3. إنه يسبب تآكلًا خطيرًا في حمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك، ويتآكل ببطء في حمض الكبريتيك، كما أنه مقاوم للتآكل في محلول NaOH. يتمتع النحاس بمقاومة أفضل للتآكل من النحاس النقي.
يتمتع النحاس الخاص بمقاومة أفضل للتآكل من النحاس العادي. يمكن أن تؤدي إضافة حوالي 1% Sn إلى النحاس إلى تقليل تآكل النحاس بشكل كبير وتحسين مقاومة التآكل في مياه البحر؛ إن إضافة حوالي 2% من الرصاص إلى النحاس يمكن أن يزيد من مقاومة التآكل، وبالتالي يقلل بشكل كبير من معدل التآكل في مياه البحر المتدفقة. من أجل منع تآكل إزالة الزنك، يمكن أيضًا إضافة كمية صغيرة من As وSb وP ({{2}).02%~0.05%) ; يحتوي النحاس البحري على 0.5%~1.0% Mn، مما يمكنه تحسين القوة ولديه مقاومة جيدة للتآكل. . في النحاس الذي يحتوي على 65% Cu و55% Cu، يتم استخدام 12%-18% Ni لاستبدال جزء من الزنك. ولأن اللون أبيض فضي فيسمى بفضة النيكل أو الفضة الألمانية. تتمتع هذه السبيكة بمقاومة ممتازة للتآكل في الأملاح والقلويات والأحماض غير المؤكسدة. في الوقت نفسه، نظرًا لأن كمية كبيرة من Ni تحل محل 2n، فلا توجد ظاهرة إزالة الزنك. بالإضافة إلى خصائص التآكل المذكورة أعلاه، يحتوي النحاس أيضًا على شكلين مهمين من التآكل، وهما تآكل إزالة الزنك والتآكل الإجهادي.

2. تكسير النحاس بسبب التآكل

تشمل العوامل التي تؤثر على تكسير النحاس الناتج عن التآكل الإجهادي الوسائط المسببة للتآكل والإجهاد وتكوين السبائك والهيكل التنظيمي. سوف تتآكل سبيكة معينة وتتصدع فقط في ظل ظروف معينة وظروف ضغط محددة.

(1) وسط أكال

يمكن أن ينتج النحاس تحت إجهاد الشد تآكلًا إجهاديًا في جميع الوسائط المحتوية على الأمونيا (أو NH 4+) وفي الغلاف الجوي ومياه البحر والمياه العذبة ودرجات الحرارة المرتفعة والمياه ذات الضغط العالي وبخار الماء. على سبيل المثال، يعد تشقق أغلفة الرصاص النحاسي خلال موسم الأمطار في الصيف (المعروف أيضًا باسم التشقق الموسمي) مثالًا نموذجيًا على تشقق النحاس الناتج عن إجهاد التآكل. بالإضافة إلى ذلك، تنقسم مورفولوجيا تكسير التآكل الإجهادي للنحاس إلى حبيبات وعبر حبيبات. في محلول تشكيل الفيلم، يحدث الكسر الحبيبي بشكل رئيسي، وفي المحلول غير المكون للفيلم، يحدث الكسر الحبيبي بشكل رئيسي. يُعتقد عمومًا أن آلية تكسير النحاس الناتج عن التآكل الإجهادي هي أنه في محلول تشكيل الفيلم، يتم تشكيل طبقة من فيلم أكسيد النحاسوز ذات صلابة ضعيفة على سطح النحاس. تحت تأثير الإجهاد والانفعال، يتعرض فيلم أكسيد النحاسوز للتشقق الهش، ومن ثم يتشكل عند حدود الحبوب. بعد أن يصبح هذا الغشاء هشًا، سيمتد الشق إلى المعدن الأساسي ويتوقف عن طريق الانزلاق، مما يعرض طرف الشق للمحلول المتآكل. بعد ذلك، سيحدث اختراق بين الخلايا الحبيبية، وتشكيل الفيلم، والتشقق الهش، وتوسيع الشقوق. تتكرر هذه العملية. ، وتشكيل في نهاية المطاف كسر متقطع متدرج. في المحلول غير المكون للأغشية، يؤدي الضغط إلى ذوبان الخلع البارز على السطح النحاسي بشكل تفضيلي، مما يتسبب في انتشار الشقوق على طول المسار بأعلى كثافة خلع والتسبب في الكسر. في النحاس ذي المحتوى المنخفض من الزنك، تكون الانخلاعات بشكل رئيسي على شكل خلايا، وتكون حدود الحبيبات هي المناطق ذات كثافة الانخلاع القصوى، لذلك تحدث الكسور على طول الشكل البلوري. في النحاس الذي يحتوي على نسبة عالية من الزنك، تكون الاضطرابات بشكل أساسي في شكل مستو، وتكون أخطاء التراص هي المناطق ذات الكثافة القصوى للخلع، لذلك يحدث الكسر الحبيبي. بالإضافة إلى ذلك، بما أن ذرات الزنك تنفصل عند الانخلاع تحت الضغط وتزيد النشاط عند الانخلاع، فإن معدل نمو الشقوق سيزداد مع زيادة محتوى الزنك.
تظهر الأبحاث التجريبية أنه من بين الأجواء الصناعية، من المرجح أن يسبب الغلاف الجوي الصناعي تشقق النحاس بسبب التآكل الإجهادي، وله أقصر عمر للكسر؛ ويأتي الغلاف الجوي الريفي في المرتبة الثانية على الأرجح، بينما يكون الغلاف الجوي البحري هو الأقل تأثيرًا. ويعود هذا التأثير المختلف في البيئة الجوية إلى الاختلاف في محتوى ثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي (يحتوي الغلاف الجوي الصناعي على أكبر نسبة من ثاني أكسيد الكبريت، ويحتوي الغلاف الجوي الريفي على كمية أقل من ثاني أكسيد الكبريت، بينما لا يحتوي الغلاف الجوي البحري على ثاني أكسيد الكبريت تقريبًا).
باختصار، المواد التي تسبب تشقق النحاس بسبب التآكل الإجهادي هي في الأساس الأمونيا والمواد التي يمكن أن تشتق الأمونيا، أو الكبريتيدات. ومن بينها، يتم التعرف على دور الأمونيا، في حين أن دور الكبريتيد غير واضح. بالإضافة إلى ذلك، فإن البخار والأكسجين وثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكربون والنفثالينات لها تأثير متسارع على التآكل الناتج عن الإجهاد.

(2) الإجهاد
يعد إجهاد الشد شرطًا ضروريًا لتكسير التآكل الإجهادي في النحاس. كلما زاد إجهاد الشد، كلما زاد تكسير التآكل الإجهادي

كلما زادت الحساسية. إن استخدام درجات الحرارة المنخفضة للتخلص من إجهاد الشد المتبقي يمكن أن يحمي النحاس من التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي.

(3) تكوين السبائك وهيكلها

كلما زاد محتوى الزنك في النحاس، زادت قابليته للتشقق الناتج عن التآكل. أما بالنسبة لمدى انخفاض محتوى الزنك، فلن يحدث التآكل الإجهادي. ويرتبط هذا بخصائص الوسط. على سبيل المثال، النحاس الذي يحتوي على نسبة زنك أقل من 20% بشكل عام لا يسبب تآكل الإجهاد في البيئة الطبيعية، في حين أن النحاس الذي يحتوي على نسبة منخفضة من الزنك في ماء الأمونيا سوف يسبب أيضًا تشققًا بسبب التآكل الإجهادي.

تأثير عناصر السبائك الأخرى على التآكل الناتج عن الإجهاد، يمكن لـ Si أن يمنع بشكل فعال تكسير النحاس بسبب التآكل الإجهادي. يمكن لـ Si وMn تحسين مقاومة التآكل الناتج عن الإجهاد لـ + والنحاس. في ظل ظروف جو الأمونيا، تعمل عناصر Si وAs وCe وMg وعناصر أخرى على تحسين مقاومة النحاس للتآكل الناتج عن الإجهاد. في ظل الظروف الجوية، تعمل عناصر Si وCe وMg وعناصر أخرى على تحسين أداء التآكل الناتج عن الإجهاد. تظهر نتائج اختبارات التعرض للغلاف الجوي الصناعي أن إضافة Ai.Ni وSn إلى سبائك Cu-Zn يمكن أن تقلل من ميول التآكل الناتج عن الإجهاد.