ไม่เป็นสนิมทองเหลือง?

เดินเข้าไปในร้านฮาร์ดแวร์, และจะพบข้อต่อทองเหลือง, วาล์ว, และอุปกรณ์ตกแต่ง.

สอบถามพนักงานขาย: ทองเหลืองเป็นสนิมหรือไม่? คำตอบที่คุณน่าจะได้ยินคือ ไม่, ทองเหลืองไม่เป็นสนิม. แต่นั่นเป็นเรื่องจริงอย่างเคร่งครัด?

คำตอบ, เช่นเดียวกับคำถามด้านวัสดุศาสตร์ส่วนใหญ่, มีทั้งใช่และไม่ใช่ ขึ้นอยู่กับว่าคุณให้คำจำกัดความของสนิมอย่างไรและทองเหลืองหมายถึงอะไร.

บทความนี้มีเนื้อหาครอบคลุม, การตรวจสอบการกัดกร่อนของทองเหลืองหลายมิติ.

เราจะมาสำรวจโลหะวิทยาของทองเหลือง, เคมีของการกัดกร่อน, ความแตกต่างระหว่างสนิมและความเสื่อมเสีย, ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่เร่งการย่อยสลาย, และกลยุทธ์การปฏิบัติในการป้องกันและบำรุงรักษา.

1. สนิมคืออะไร? คำจำกัดความทางเคมี

ก่อนจะตอบว่าทองเหลืองเป็นสนิมหรือไม่, เราต้องกำหนด สนิม.

เคมีของสนิม

สนิมเป็นชื่อสามัญของ เหล็กไฮเดรต(ที่สาม) ออกไซด์ (เฟ₂O₃·nH₂O). มันก่อตัวเมื่อมีธาตุเหล็ก (เฟ) ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน (โอ₂) และน้ำ (h₂o) ผ่านกระบวนการไฟฟ้าเคมี:

ลักษณะของสนิม

จุดวิกฤติ: เพราะทองเหลืองประกอบด้วย ไม่มีเหล็กโลหะที่มีนัยสำคัญ, มัน ไม่สามารถเกิดสนิมได้.

การเปลี่ยนสีเป็นสีน้ำตาลแดงหรือน้ำตาลเขียวที่ปรากฏบนพื้นผิวทองเหลืองคือ ทำให้เสื่อมเสียหรือคราบ, ไม่เป็นสนิม.

2. ทองเหลืองคืออะไร? โลหะวิทยาและองค์ประกอบ

ความหมายและองค์ประกอบ

ทองเหลือง เป็นทองแดง-สังกะสี (Cu-Zn) โลหะผสม. ปริมาณสังกะสีมีตั้งแต่ 5% ไป 40%, พร้อมองค์ประกอบเพิ่มเติมเช่นตะกั่ว, ดีบุก, อลูมิเนียม, ซิลิคอน, หรือเติมสารหนูเพื่อคุณสมบัติเฉพาะ.

แผนภาพเฟสทองแดง-สังกะสี

ทองเหลืองเป็นสารละลายสังกะสีที่เป็นของแข็งในทองแดง. การเติมสังกะสีจะช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งให้โลหะผสมผ่านการชุบแข็งด้วยสารละลายของแข็ง แต่ยังเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมการกัดกร่อนอย่างมีนัยสำคัญอีกด้วย.

จุดสำคัญทางโลหะวิทยา:

• เฟสอัลฟ่า (โครงสร้างเอฟซีซี) – เหนียว, ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี.
• เฟสเบต้า (โครงสร้างบีซีซี) – ยากขึ้น, มีแนวโน้มที่จะเกิดการ dezincification มากขึ้น.
• ความสมดุลของเฟสขึ้นอยู่กับปริมาณสังกะสีและอุณหภูมิ.

3. ทองเหลืองกัดกร่อนได้อย่างไร

แม้ว่าทองเหลืองจะไม่สามารถเกิดสนิมได้, มันยังคงออกฤทธิ์ทางเคมีและมีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมโดยรอบอย่างต่อเนื่อง.

ปฏิกิริยาเหล่านี้นำไปสู่กลไกการกัดกร่อนที่แตกต่างกันหลายประการ, แต่ละอันอยู่ภายใต้หลักการไฟฟ้าเคมีและสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน.

ไม่เหมือนสนิมในเหล็ก, การกัดกร่อนของทองเหลืองโดยทั่วไปจะดำเนินไปตามลำดับของการเปลี่ยนแปลงพื้นผิว, เริ่มต้นด้วยการเกิดออกซิเดชันเล็กน้อยและ, ภายใต้สภาวะที่รุนแรงยิ่งขึ้น, พัฒนาเป็นการโจมตีเคมีไฟฟ้าเฉพาะจุด.

การขัดเงาพื้นผิวเบื้องต้น: ขั้นตอนแรกของการเกิดออกซิเดชันของทองเหลือง

การเปลี่ยนแปลงแรกสุดและพบบ่อยที่สุดที่พบในทองเหลืองคือ ทำให้มัวหมอง.

เมื่อทองเหลืองที่ผลิตใหม่สัมผัสกับอากาศ, อะตอมของทองแดงและสังกะสีที่พื้นผิวจะทำปฏิกิริยาช้าๆ กับออกซิเจนในบรรยากาศ.

ในขั้นต้น, ปฏิกิริยานี้ก่อให้เกิดชั้นบางมากซึ่งประกอบด้วย:

• คอปเปอร์ออกไซด์ (Cu₂O และ CuO)
• ซิงค์ออกไซด์ (สังกะสีโอ)

ฟิล์มออกไซด์นี้จะค่อยๆ เปลี่ยนรูปลักษณ์ของทองเหลืองจากสีทองสว่างเดิมเป็น:

• สีเหลืองอ่อน
• สีน้ำตาล
• สีน้ำตาลเข้ม
• สีเทา

อัตราการทำให้มัวหมองขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น:

• ความชื้นสัมพัทธ์
• อุณหภูมิ
• มลพิษทางอากาศ
• ก๊าซที่ประกอบด้วยซัลเฟอร์
• รอยนิ้วมือและน้ำมันบนผิวหนัง

ต่างจากสนิมเหล็ก, ชั้นออกไซด์บางนี้มีขนาดกะทัดรัด, สานุศิษย์, และป้องกันโดยทั่วไป.

แทนที่จะเร่งการย่อยสลาย, มันทำหน้าที่เป็นตัวกั้นที่ช่วยลดการแพร่กระจายของออกซิเจนเข้าไปในโลหะผสมที่อยู่ด้านล่าง.

จากมุมมองทางวิศวกรรม, การมัวหมองเป็นการเปลี่ยนแปลงด้านสุนทรียะเป็นหลัก และมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อประสิทธิภาพเชิงโครงสร้างของส่วนประกอบทองเหลือง.

การก่อตัวของคราบ: การเคลือบปกป้องธรรมชาติ

ด้วยการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมกลางแจ้งเป็นเวลานาน, โดยเฉพาะที่มีความชื้นและคาร์บอนไดออกไซด์, ทองเหลืองจะผ่านปฏิกิริยาเคมีเพิ่มเติมซึ่งนำไปสู่การพัฒนาของ คราบ.

คราบประกอบด้วยผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนที่มีความเสถียรเป็นหลัก เช่น:

• คอปเปอร์คาร์บอเนต
• คาร์บอเนตทองแดงพื้นฐาน
• คอปเปอร์ไฮดรอกไซด์
• คอปเปอร์ซัลเฟต (ในบรรยากาศที่มีมลพิษ)

ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม, พื้นผิวอาจมีสีตั้งแต่สีน้ำตาลเข้มไปจนถึงสีเขียวที่มีลักษณะเฉพาะหรือสีเขียวอมฟ้าที่เห็นในอนุสรณ์สถานทางประวัติศาสตร์และลักษณะทางสถาปัตยกรรม.

ไม่เหมือนสนิม, ซึ่งมีรูพรุนและแพร่กระจายการกัดกร่อนอย่างต่อเนื่อง, คราบที่โตเต็มที่นั้นมีความหนาแน่นสูง, มีความเสถียรทางเคมี, และปกป้องได้สูง.

มันแยกโลหะผสมที่ซ่อนอยู่ออกจากบรรยากาศ, ชะลอการกัดกร่อนในภายหลังอย่างมีนัยสำคัญ.

การอนุรักษ์ธรรมชาตินี้อธิบายได้ว่าทำไมจึงมีประติมากรรมทองเหลืองอายุหลายศตวรรษ, อุปกรณ์ตกแต่ง, และองค์ประกอบทางสถาปัตยกรรมมรดกมักจะรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างที่ดีเยี่ยมแม้จะอยู่กลางแจ้งเป็นเวลานานก็ตาม.

การฆ่าเชื้อโรค: รูปแบบที่สำคัญที่สุดของการกัดกร่อนของทองเหลือง

ในขณะที่การทำให้มัวหมองและการก่อตัวของคราบโดยทั่วไปไม่เป็นพิษเป็นภัย, การทำให้บริสุทธิ์ เป็นกลไกการกัดกร่อนแบบทำลายล้างที่อาจทำให้ประสิทธิภาพทางกลของทองเหลืองลดลงอย่างมาก.

Dezincification เป็นกระบวนการชะล้างแบบเลือกสรรซึ่งสังกะสี, มีฤทธิ์ทางเคมีไฟฟ้ามากกว่าทองแดง, โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะละลายจากโลหะผสมเมื่อสัมผัสกับอิเล็กโทรไลต์บางชนิด, โดยเฉพาะน้ำที่มีคลอไรด์.

เมื่อสังกะสีถูกกำจัดออกไป, วัสดุที่เหลือจะกลายเป็นรูพรุน, โครงกระดูกที่อุดมด้วยทองแดงซึ่งมีความแข็งแรงและความสามารถในการรับแรงกดลดลงอย่างมาก.

เงื่อนไขทั่วไปที่ส่งเสริมการ dezincification ได้แก่:

• น้ำดื่มร้อน
• น้ำทะเล
• สารละลายคลอไรด์สูง
• ระบบน้ำนิ่ง
• สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเล็กน้อย

ตัวชี้วัดที่มองเห็นได้ได้แก่:

• การเปลี่ยนสีแดงหรือสีชมพู
• คราบสีขาวประกอบด้วยผลิตภัณฑ์ที่มีการกัดกร่อนของสังกะสี
• การเจาะพื้นผิว
• มีความพรุนเพิ่มขึ้น
• การรั่วไหลในส่วนประกอบที่มีแรงดัน

สำหรับงานประปาและงานเดินทะเลที่สำคัญ, ทนต่อการตกตะกอน (อาร์ดีเอ) ทองเหลือง ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมมาโดยเฉพาะด้วยการเติมโลหะผสมแบบควบคุมเพื่อระงับกลไกการกัดกร่อนแบบเลือกสรรและยืดอายุการใช้งาน.

การกัดกร่อนจากความเครียด: กลไกความล้มเหลวที่ซ่อนอยู่

ที่สำคัญอีกประการหนึ่ง, แม้ว่าจะพบได้น้อยกว่าก็ตาม, กระบวนการย่อยสลายคือ การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียด (เอสซีซี).

SCC เกิดขึ้นเมื่อมีเงื่อนไขสามประการพร้อมกัน:

• โลหะผสมทองเหลืองที่อ่อนแอ
• แรงดึงที่ยั่งยืน (ไม่ว่าจะนำไปใช้หรือตกค้าง)
• สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจำเพาะ, ที่สะดุดตาที่สุดคืออันที่ประกอบด้วยแอมโมเนียหรือสารประกอบแอมโมเนียม

แทนที่จะทำให้สูญเสียวัสดุสม่ำเสมอ, SCC นำไปสู่การเริ่มต้นและการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวขนาดเล็ก, มักอยู่ตามขอบเมล็ดพืช.

รอยแตกเหล่านี้สามารถเติบโตได้โดยมีการกัดกร่อนบนพื้นผิวเพียงเล็กน้อยที่มองเห็นได้ และอาจส่งผลให้เกิดการกัดกร่อนในท้ายที่สุด, แตกหักเปราะ.

ส่วนประกอบที่มีความเสี่ยงโดยเฉพาะ ได้แก่:

• ก้านวาล์ว
• อุปกรณ์การบีบอัด
• รัด
• สปริง
• ชิ้นส่วนกลึงที่มีความแม่นยำภายใต้ความเค้นจากการตัดเฉือนที่เหลือ

การบำบัดด้วยความร้อนบรรเทาความเครียด, การเลือกโลหะผสมที่เหมาะสม, และการหลีกเลี่ยงสภาพแวดล้อมการบริการที่มีแอมโมเนียเป็นกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพในการลดความไวต่อ SCC.

การกัดกร่อนที่สม่ำเสมอและเฉพาะจุด

ในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่รุนแรง, ทองเหลืองก็อาจประสบเช่นกัน การกัดกร่อนสม่ำเสมอ, โดยที่วัสดุจะค่อยๆ ละลายไปทั่วทั้งพื้นผิวที่เปิดโล่ง, หรือ การกัดกร่อน, โดยที่การโจมตีมุ่งเป้าไปที่พื้นที่แยกกัน.

กรดแก่, ด่างที่แข็งแกร่ง, และสารเคมีอุตสาหกรรมบางชนิดสามารถละลายฟิล์มป้องกันออกไซด์ได้, นำไปสู่การสูญเสียโลหะที่วัดผลได้เมื่อเวลาผ่านไป.

ไม่เหมือนสนิม, อย่างไรก็ตาม, กระบวนการเหล่านี้ไม่ได้สร้างเกล็ดเหล็กออกไซด์ที่ขยายตัว. แทน, โลหะผสมจะค่อยๆ บางลงหรือเกิดเป็นหลุมเฉพาะที่, ในขณะที่รูปแบบการย่อยสลายโดยรวมยังคงแตกต่างโดยพื้นฐานจากพฤติกรรมการเกิดสนิมของเหล็กและเหล็กกล้า.

เพราะเหตุนี้, การประเมินความทนทานของทองเหลืองต้องอาศัยความเข้าใจกลไกการกัดกร่อนที่เฉพาะเจาะจง แทนที่จะใช้แนวคิดที่เกี่ยวข้องกับวัสดุที่เป็นเหล็ก.

การกัดกร่อนของกัลวานิก

เมื่อทองเหลืองมาประกบกับโลหะมีตระกูลมากขึ้น (เช่น, สแตนเลส, ทองแดง) ในสภาพแวดล้อมที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า, ทองเหลืองจะกลายเป็นขั้วบวกและกัดกร่อนเป็นพิเศษ.

4. ทองเหลืองกับ. สีบรอนซ์: การเปรียบเทียบการกัดกร่อน

ทองเหลืองและทองสัมฤทธิ์มักสับสน. พฤติกรรมการกัดกร่อนจะแตกต่างกันไปตามองค์ประกอบการผสมหลัก (สังกะสีในทองเหลือง; ดีบุกเป็นสีบรอนซ์).

5. ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่ส่งผลต่อการกัดกร่อนของทองเหลือง

แม้ว่าทองเหลืองจะไม่เกิดสนิมก็ตาม, พฤติกรรมการกัดกร่อนของมันขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่ใช้งานเป็นอย่างมาก.

ความคงตัวของฟิล์มป้องกันออกไซด์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติบนทองเหลืองอาจได้รับอิทธิพลอย่างมากจาก ความชื้น, มลพิษ, อุณหภูมิ, เคมีของน้ำ, พี., และความเครียดเชิงกล.

ความชื้นและความชื้น

ความชื้นเป็นหนึ่งในปัจจัยที่มีอิทธิพลมากที่สุดที่ส่งผลต่อการกัดกร่อนของทองเหลือง.

น้ำทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์, ช่วยให้เกิดปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าระหว่างพื้นผิวโลหะผสมกับสภาพแวดล้อมโดยรอบ.

เมื่อความชื้นสัมพัทธ์เพิ่มขึ้น, ฟิล์มความชื้นบาง ๆ จะค่อยๆ พัฒนาบนพื้นผิวทองเหลือง, อำนวยความสะดวกในการแพร่กระจายของออกซิเจนและการขนส่งไอออนิก.

ในอากาศแห้ง, ปฏิกิริยาออกซิเดชันจะเกิดขึ้นอย่างช้าๆ และโดยทั่วไปจะเกิดเพียงสารบางๆ เท่านั้น, ฟิล์มคอมแพ็คออกไซด์.

เมื่อความชื้นเพิ่มขึ้น, เร่งการเกิดออกซิเดชัน, ส่งผลให้เกิดความมัวหมองเด่นชัดยิ่งขึ้นและเกิดคราบในที่สุด.

ภายใต้สภาวะที่เปียกหรือจมอยู่ใต้น้ำอย่างต่อเนื่อง, ชั้นป้องกันออกไซด์อาจไม่เสถียร, เพิ่มโอกาสเกิดการกัดกร่อนเฉพาะจุด.

อิทธิพลของความชื้นต่อการกัดกร่อนของทองเหลืองสามารถสรุปได้ดังนี้:

มลพิษในบรรยากาศ

มลภาวะในอากาศสามารถเปลี่ยนพฤติกรรมการกัดกร่อนของทองเหลืองได้อย่างมากโดยการทำปฏิกิริยากับชั้นออกไซด์ที่ป้องกันตามธรรมชาติ.

การปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรม, ละอองลอยทางทะเล, และไอสารเคมีมักจะเร่งการเสื่อมสภาพของพื้นผิวด้วยกลไกไฟฟ้าเคมีเฉพาะ.

มลพิษในชั้นบรรยากาศที่สำคัญที่สุดที่ส่งผลต่อทองเหลือง ได้แก่ สารประกอบซัลเฟอร์, คลอไรด์, แอมโมเนีย, และก๊าซออกซิไดซ์.

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (ดังนั้น₂)

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์, พบได้ทั่วไปในบรรยากาศอุตสาหกรรมและในเมือง, ทำปฏิกิริยากับทองแดงบนพื้นผิวทองเหลืองได้ง่ายจนเกิดเป็นคอปเปอร์ซัลไฟด์.

สารประกอบเหล่านี้ทำให้เกิดรอยหมองสีน้ำตาลเข้มหรือสีดำที่มักพบในทองเหลืองที่สัมผัสกับอากาศเสีย.

แม้ว่าความเสื่อมเสียนี้โดยทั่วไปจะเป็นเพียงผิวเผินก็ตาม, การเปิดรับแสงเป็นเวลานานสามารถเร่งอัตราการออกซิเดชั่นโดยรวมและลดรูปลักษณ์ที่สวยงามของส่วนประกอบตกแต่ง.

สภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์

คลอไรด์ไอออนเป็นสายพันธุ์ที่รุนแรงที่สุดที่ส่งผลต่อทองเหลือง.

ภูมิภาคชายฝั่ง, แพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง, โรงงานแยกเกลือ, และอุปกรณ์ทางทะเลต้องเผชิญกับอากาศที่เต็มไปด้วยเกลืออย่างต่อเนื่อง.

คลอไรด์ทำให้ชั้นพาสซีฟออกไซด์ไม่เสถียรและส่งเสริม:

• หลุม
• การกัดกร่อนของรอยแยก
• การฆ่าเชื้อโรค
• การกัดกร่อนของกัลวานิกเมื่อมีโลหะที่ไม่เหมือนกัน

สำหรับแอพพลิเคชั่นเหล่านี้, ทองเหลือง, ทองเหลืองซิลิกอน, หรือทนต่อการตกตะกอน (อาร์ดีเอ) โดยทั่วไปจะแนะนำให้ใช้ทองเหลือง.

การได้รับสารแอมโมเนีย

แม้ว่าแอมโมเนียจะมีผลเพียงเล็กน้อยต่อทองเหลืองที่ไม่มีความเครียดก็ตาม, มันจะทำลายล้างได้สูงเมื่อรวมกับความเค้นดึงที่ตกค้างหรือแรงดึงที่ใช้.

ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้, แอมโมเนียสามารถทะลุขอบเขตของเมล็ดพืชและเริ่มต้นได้ การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียด (เอสซีซี).

ปรากฏการณ์นี้เป็นอันตรายอย่างยิ่งเพราะว่า:

• รอยแตกอาจเกิดขึ้นได้โดยไม่มีการสูญเสียวัสดุอย่างมีนัยสำคัญ.
• ความล้มเหลวอาจเกิดขึ้นอย่างกะทันหันโดยไม่มีคำเตือนจากภายนอกเพียงเล็กน้อย.
• ความแข็งแรงทางกลจะลดลงเป็นเวลานานก่อนที่จะเกิดการกัดกร่อนที่มองเห็นได้.

ส่วนประกอบต่างๆ เช่น ก้านวาล์ว, อุปกรณ์การบีบอัด, สปริง, และตัวยึดจำเป็นต้องเลือกโลหะผสมอย่างระมัดระวังและบรรเทาความเครียดเมื่อคาดว่าจะได้รับแอมโมเนีย.

โอโซนและบรรยากาศออกซิไดซ์อย่างแรง

โอโซนเป็นสารออกซิไดซ์ที่ทำปฏิกิริยาสูงซึ่งจะเพิ่มอัตราการสร้างฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิวทองเหลือง.

ในขณะที่ชั้นออกไซด์ที่เกิดขึ้นอาจยังคงได้รับการปกป้องภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง, การสัมผัสกับความเข้มข้นของโอโซนสูงเป็นเวลานานสามารถเร่งการเปลี่ยนสีและการเสื่อมสภาพของพื้นผิวได้.

อุณหภูมิ

อุณหภูมิส่งผลโดยตรงต่อจลนพลศาสตร์ของการกัดกร่อนโดยการเพิ่มการแพร่กระจายของอะตอม, อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี, และกิจกรรมไฟฟ้าเคมี.

โดยทั่วไปแล้ว, อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทุกครั้งจะเร่งการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน, แม้ว่ากลไกเฉพาะจะขึ้นอยู่กับอัลลอยด์และสภาพแวดล้อมการบริการ.

pH ของสารละลายที่เป็นน้ำ

ความเป็นกรดหรือความเป็นด่างของสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำมีอิทธิพลอย่างมากต่อการกัดกร่อนของทองเหลือง เนื่องจากค่า pH ส่งผลต่อทั้งความเสถียรของฟิล์มป้องกันออกไซด์และการละลายทางเคมีไฟฟ้าของทองแดงและสังกะสี.

6. ผลิตภัณฑ์กัดกร่อนบนทองเหลือง: สิ่งที่ปรากฏบนพื้นผิว?

การเปลี่ยนสีที่ปรากฏบนพื้นผิวทองเหลืองไม่เป็นสนิม; เป็นส่วนผสมของสารประกอบทองแดงและสังกะสี.

7. การป้องกันการกัดกร่อนในทองเหลือง

การเลือกโลหะผสม

การรักษาพื้นผิว

สารเคลือบและสารยับยั้ง

8. การทำความสะอาดและบำรุงรักษาทองเหลือง

แม้ว่าทองเหลืองจะมีความทนทานต่อสนิมสูงและมีความทนทานในระยะยาวเป็นเลิศ, ลักษณะภายนอกและความต้านทานการกัดกร่อนอาจได้รับอิทธิพลอย่างมากจากการบำรุงรักษาที่เหมาะสม.

การทำความสะอาดตามปกติเพื่อการบำรุงรักษาทุกวัน

ปกติ การทำความสะอาดส่วนประกอบทองเหลือง เป็นวิธีที่ง่ายและมีประสิทธิภาพมากที่สุดในการยืดอายุการใช้งาน.

ขจัดฝุ่น, จาระบี, ลายนิ้วมือ, เกลือ, และมลพิษทางอุตสาหกรรมช่วยป้องกันสิ่งปนเปื้อนจากการเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชั่นหรือทำให้เกิดการกัดกร่อนเฉพาะจุด.

สำหรับการใช้งานในครัวเรือนและอุตสาหกรรมส่วนใหญ่, การใช้ผ้านุ่มผสมกับน้ำอุ่นและน้ำสบู่อ่อนๆ ก็เพียงพอแล้วในการขจัดสิ่งสกปรกบนพื้นผิวโดยไม่ทำลายฟิล์มป้องกันออกไซด์.

หลังจากทำความสะอาดแล้ว, ควรล้างพื้นผิวให้สะอาดด้วยน้ำสะอาดเสมอและเช็ดให้แห้งสนิทเพื่อป้องกันความชื้นที่ตกค้างไม่ให้เกิดการกัดกร่อน.

การทำความสะอาดเป็นประจำมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับ:

• ฮาร์ดแวร์ตกแต่ง
• ที่จับประตู
• อุปกรณ์ประปา
• เครื่องดนตรี
• ส่วนประกอบทางกลที่มีความแม่นยำ
• ฮาร์ดแวร์ไฟฟ้า

แตกต่างจากการขัดแบบรุนแรง, การทำความสะอาดอย่างอ่อนโยนช่วยรักษาความสมบูรณ์ของชั้นออกไซด์ตามธรรมชาติในขณะที่ยังคงรูปลักษณ์ที่สวยงาม.

ขจัดความหมอง

เมื่อทองเหลืองมีอายุมากขึ้น, ออกซิเดชันจะค่อยๆ เปลี่ยนสีทองสดใสเป็นเฉดสีน้ำตาล, สีบรอนซ์เข้ม, หรือสีดำ.

โดยทั่วไปความหมองนี้จะจำกัดอยู่ที่พื้นผิว และไม่ได้บ่งบอกถึงการเสื่อมสภาพของโครงสร้าง.

วิธีการทำความสะอาดหลายวิธีสามารถขจัดความหมองได้อย่างมีประสิทธิภาพ.

น้ำยาทำความสะอาดออร์แกนิกสูตรอ่อนโยน

น้ำยาทำความสะอาดที่เป็นกรดตามธรรมชาติ, เช่นน้ำส้มสายชูผสมกับเกลือหรือน้ำมะนาวผสมเบกกิ้งโซดา, มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการขจัดความหมองในระดับปานกลาง.

กรดอ่อนจะละลายออกซิเดชันของพื้นผิว ในขณะที่การขัดอย่างอ่อนโยนช่วยคืนสภาพผิวโลหะแบบเดิม.

อย่างไรก็ตาม, เพราะสารละลายเหล่านี้มีความเป็นกรด, ไม่ควรอยู่บนพื้นผิวทองเหลืองเป็นเวลานาน.

หลังการรักษา, ควรล้างส่วนประกอบให้สะอาดด้วยน้ำสะอาดและเช็ดให้แห้งทันทีเพื่อกำจัดกรดที่ตกค้าง.

โดยทั่วไปวิธีการเหล่านี้เหมาะสำหรับ:

• เครื่องประดับทองเหลืองสำหรับตกแต่ง
• อุปกรณ์ตกแต่งบ้าน
• อุปกรณ์ครัว
• อุปกรณ์เสริมมีรอยนิดหน่อย

เครื่องขัดทองเหลืองเชิงพาณิชย์

สำหรับทองเหลืองที่มัวหมองมาก, สารขัดเงาเชิงพาณิชย์ให้ผลลัพธ์ที่รวดเร็วและสม่ำเสมอยิ่งขึ้น.

โดยทั่วไปผลิตภัณฑ์เหล่านี้ประกอบด้วยอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนละเอียดและสารเคมีทำความสะอาดที่ช่วยขจัดออกซิเดชันและคืนความเงางามสีทองที่มีลักษณะเฉพาะ.

ในขณะที่การขัดเงาช่วยปรับปรุงรูปลักษณ์อย่างมาก, มันยังกำจัดส่วนหนึ่งของชั้นออกไซด์ที่พัฒนาขึ้นตามธรรมชาติและ, ในบางกรณี, คราบป้องกัน.

การขัดเงามากเกินไปหรือบ่อยครั้งอาจค่อยๆ ลดการปกป้องพื้นผิว และเปลี่ยนรูปลักษณ์ของวัตถุทองเหลืองโบราณหรือในอดีต.

ดังนั้น, การขัดเงาเชิงพาณิชย์ควรใช้แบบคัดเลือกมากกว่าการบำรุงรักษาตามปกติ.

สารทำความสะอาดที่ควรหลีกเลี่ยง

สารเคมีทำความสะอาดบางชนิดไม่เหมาะกับทองเหลือง.

ข้อควรระวังที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งก็คือ หลีกเลี่ยงน้ำยาทำความสะอาดที่มีแอมโมเนีย, โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับส่วนประกอบทองเหลืองที่มีความเค้นหรือรับน้ำหนัก.

แอมโมเนียเป็นที่รู้จักกันดีในการส่งเสริม การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียด (เอสซีซี) ในโลหะผสมทองเหลืองที่ไวต่อแสง.

แม้แต่ความเข้มข้นที่ค่อนข้างต่ำก็อาจทะลุขอบเขตของเกรนและทำให้เกิดรอยแตกขนาดเล็กมากเมื่อรวมกับความเค้นดึงที่ตกค้างหรือแรงดึงที่ใช้.

ด้วยเหตุนี้, ไม่ควรใช้ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดที่มีแอมโมเนีย:

• ส่วนประกอบวาล์ว
• อุปกรณ์การบีบอัด
• สปริง
• รัด
• เคสคาร์ทริดจ์
• ชิ้นส่วนเครื่องจักรกลที่มีความแม่นยำ

ในทำนองเดียวกัน, กรดที่มีความเข้มข้นสูง, ด่างที่แข็งแกร่ง, ขนเหล็กขัด, และควรหลีกเลี่ยงเครื่องมือบดที่รุนแรง เว้นแต่จะแนะนำเป็นพิเศษสำหรับการบูรณะทางอุตสาหกรรม.

การรักษาพื้นผิวป้องกัน

การทำความสะอาดเพียงอย่างเดียวไม่ได้ป้องกันการเกิดออกซิเดชันในอนาคต.

หลังจากทำความสะอาดพื้นผิวแล้ว, ส่วนประกอบทองเหลืองจำนวนมากได้รับประโยชน์จากการบำบัดป้องกันเพิ่มเติมที่แยกโลหะออกจากความชื้นและมลพิษในบรรยากาศ.

วิธีการป้องกันที่พบบ่อย ได้แก่:

เคลือบแวกซ์

แว็กซ์ไมโครคริสตัลไลน์หรือแว็กซ์คุณภาพสูงจะก่อให้เกิดสิ่งกีดขวางที่ไม่ชอบน้ำบางๆ เหนือพื้นผิวทองเหลือง.

การเคลือบแว็กซ์มีข้อดีหลายประการ:

• ลดการสัมผัสออกซิเจน
• ขับไล่ความชื้น
• ทำให้มัวหมองช้า
• รักษาลักษณะพื้นผิว
• คงความแวววาวของโลหะตามธรรมชาติ

น้ำยาป้องกันแว็กซ์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการตกแต่งทองเหลืองทางสถาปัตยกรรมและสิ่งประดิษฐ์ในพิพิธภัณฑ์.

น้ำมันป้องกัน

น้ำมันแร่ชนิดเบามักถูกนำไปใช้กับส่วนประกอบทองเหลืองทางอุตสาหกรรมในระหว่างการเก็บรักษาหรือการขนส่ง.

ฟิล์มน้ำมันป้องกัน:

• ความชื้น
• ลายนิ้วมือ
• การเกิดออกซิเดชันในชั้นบรรยากาศชั่วคราว

แม้ว่าการเคลือบน้ำมันจะต้องมีการต่ออายุเป็นระยะ, เป็นโซลูชั่นที่ราคาไม่แพงสำหรับการป้องกันการกัดกร่อนในระยะสั้น.

เคลือบแลคเกอร์

แล็กเกอร์ใสจะสร้างเกราะป้องกันที่โปร่งใส ซึ่งป้องกันการสัมผัสโดยตรงระหว่างพื้นผิวทองเหลืองกับสภาพแวดล้อมโดยรอบ.

การเคลือบแลคเกอร์มักใช้กับ:

• ฮาร์ดแวร์ประตู
• โคมไฟ
• ตกแต่งตกแต่ง
• เครื่องดนตรี

เมื่อได้รับการดูแลอย่างเหมาะสม, แลคเกอร์ช่วยลดความจำเป็นในการขัดเงาลงอย่างมากโดยป้องกันการเกิดออกซิเดชันตั้งแต่แรก.

เคลือบด้วยไฟฟ้า

สำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูง, ทองเหลืองอาจชุบด้วยไฟฟ้าด้วยโลหะ เช่น นิกเกิลหรือโครเมียม.

การชุบด้วยไฟฟ้าให้:

• ปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน
• ความต้านทานการสึกหรอสูงขึ้น
• รูปลักษณ์การตกแต่งที่ดีขึ้น
• เพิ่มความเสถียรทางเคมี

ขั้วต่อไฟฟ้ามักถูกชุบด้วยดีบุก, เงิน, หรือทองคำเพื่อรักษาความต้านทานการสัมผัสต่ำในขณะที่ปกป้องพื้นผิวทองเหลืองที่อยู่ด้านล่าง.

การอนุรักษ์คราบตามธรรมชาติ

ไม่ควรขัดทองเหลืองทั้งหมดเพื่อให้ได้สีที่สดใส.

สำหรับสถาปัตยกรรมมากมาย, ประวัติศาสตร์, และแอพพลิเคชั่นศิลปะ, คราบที่พัฒนาตามธรรมชาตินั้นถือว่าทั้งมีคุณค่าทางสุนทรีย์และมีประโยชน์ในการใช้งาน.

พื้นผิวทองแดงสีเขียวหรือสีเข้มที่เห็นในอาคารและอนุสาวรีย์ทางประวัติศาสตร์ไม่ใช่สัญญาณของการเสื่อมสภาพ แต่เป็นชั้นป้องกันที่มีความเสถียรซึ่งจะชะลอการกัดกร่อนต่อไป.

เพราะเหตุนี้, โดยทั่วไปแล้วผู้เชี่ยวชาญด้านการอนุรักษ์จะเก็บรักษาไว้มากกว่าที่จะขจัดคราบที่โตเต็มที่ออก.

สำหรับทองเหลืองเชิงสถาปัตยกรรมที่สัมผัสกับสภาพแวดล้อมภายนอก, การบำรุงรักษามักประกอบด้วยการทำความสะอาดเป็นระยะตามด้วยการลงแวกซ์ป้องกัน, ช่วยให้คราบพัฒนาต่อไปตามธรรมชาติ.

9. การใช้งานที่การกัดกร่อนของทองเหลืองมีความสำคัญ

10. การเปรียบเทียบโดยสรุป: ทองเหลืองกับสนิม

11. บทสรุป

ดังนั้น, ทองเหลืองเป็นสนิม? คำตอบทางวิทยาศาสตร์ไม่ชัดเจน: เลขที่. ทองเหลืองไม่เป็นสนิมเพราะสนิมเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีการกัดกร่อนเฉพาะของเหล็กและเหล็กกล้า, ในขณะที่ทองเหลืองเป็นโลหะผสมทองแดง-สังกะสีที่แทบไม่มีเหล็ก.

แต่ถึงอย่างไร, ทองเหลืองไม่ทนต่อความเสื่อมโทรมของสิ่งแวดล้อม.

ตลอดอายุการใช้งาน, ผ่านกระบวนการกัดกร่อนที่หลากหลาย รวมถึงการเกิดออกซิเดชัน, ทำให้มัวหมอง, การก่อตัวของคราบ, การทำให้บริสุทธิ์, และ, ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ, การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียด.

กลไกเหล่านี้แตกต่างโดยพื้นฐานจากการเกิดสนิมของวัสดุที่เป็นเหล็กทั้งในด้านเคมีและวิศวกรรม.

ในที่สุด, เข้าใจถึงความแตกต่างระหว่าง สนิม และ การกัดกร่อนของทองเหลือง เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับวิศวกร, นักออกแบบ, ผู้ผลิต, และผู้ใช้ปลายทางเหมือนกัน.

โดยการเลือกโลหะผสมให้เหมาะสม, โดยคำนึงถึงสภาพแวดล้อมในการทำงาน, และการประยุกต์ใช้แนวทางการบำรุงรักษาเสียง,

ส่วนประกอบทองเหลืองสามารถให้ความน่าเชื่อถือที่โดดเด่น, ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม, และอายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นพิเศษในการใช้งานทางอุตสาหกรรมและการพาณิชย์ที่หลากหลาย.

 

คำถามที่พบบ่อย

ทองเหลืองเกิดสนิมในน้ำหรือไม่?

เลขที่, ทองเหลืองไม่ได้ สนิม (ก่อตัวเป็นเหล็กออกไซด์). อย่างไรก็ตาม, ทองเหลืองจะกัดกร่อนในน้ำได้, โดยเฉพาะน้ำนิ่งหรือเป็นกรด, ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้.

ใช้ทองเหลืองที่ทนต่อการดีซิงค์สำหรับการใช้งานกับน้ำ.

ทำไมทองเหลืองของฉันถึงเปลี่ยนเป็นสีเขียว?

สีเขียวเป็นคราบป้องกันของ คอปเปอร์คาร์บอเนตพื้นฐาน (Cu₂CO₃(โอ้)₂) .

เกิดขึ้นเมื่อทองเหลืองสัมผัสกับความชื้นและคาร์บอนไดออกไซด์เป็นเวลานาน. ไม่เป็นอันตราย แต่ช่วยปกป้องโลหะได้จริง.

ทองเหลืองเกิดสนิมในน้ำเค็มได้หรือไม่?

ทองเหลืองไม่เป็นสนิม, แต่มันกัดกร่อนในน้ำเค็มได้.

ทองเหลืองที่มีสังกะสีสูงไวต่อการดีซิงค์และการเกิดรูพรุนในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์. ทองเหลืองและบรอนซ์ซิลิคอนเป็นที่ต้องการสำหรับการใช้งานทางทะเล.

ทองเหลืองสามารถเกิดสนิมได้เหมือนเหล็ก?

เลขที่. สนิมมีเฉพาะกับเหล็กและโลหะผสม (เหล็ก, เหล็กหล่อ). ทองเหลืองไม่มีธาตุเหล็ก (ยกเว้นเป็นสารเจือปนเล็กน้อย), จึงไม่เกิดสนิม.

ฉันจะกำจัดการกัดกร่อนสีเขียวออกจากทองเหลืองได้อย่างไร?

สำหรับคราบสีเขียวอ่อน, ใช้ผลิตภัณฑ์ขัดเงาทองเหลืองที่มีจำหน่ายทั่วไปหรือผสมน้ำมะนาวกับเกลือ.

สำหรับการกัดกร่อนหนักหรือเป็นหลุม, การทำความสะอาดและรักษาเสถียรภาพอย่างมืออาชีพ (ด้วยบีทีเอ) อาจจำเป็น.

ทองเหลืองเปลี่ยนเป็นสีดำหรือไม่?

ใช่. ในบรรยากาศอุตสาหกรรมที่มีสารประกอบซัลเฟอร์, ทองเหลืองทำให้เกิดฟิล์มคอปเปอร์ซัลไฟด์สีเทา-ดำ. นี่เป็นรูปแบบหนึ่งของการทำให้เสื่อมเสีย, ไม่เป็นสนิม.