Korrosionsbeständigkeit von reinem Kupfer
Reines Kupfer ist ein Nichteisenmetall mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, was neben der hohen elektrischen und thermischen Leitfähigkeit einer seiner wichtigsten Vorteile ist. Aufgrund seiner stabilen chemischen Eigenschaften und seines Selbstschutzmechanismus wird es häufig in Dächern, Sanitäranlagen, Wärmetauschern, Schiffszubehör, Elektrogehäusen und dekorativen Komponenten verwendet.
In den meisten natürlichen und industriellen Umgebungen weist reines Kupfer eine hervorragende Haltbarkeit auf.
Seine Korrosionsbeständigkeit beruht hauptsächlich auf einem passiven Oberflächenfilm. Wenn es Luft ausgesetzt wird, insbesondere einer Atmosphäre, die Sauerstoff und Feuchtigkeit enthält, reagiert Kupfer mit Sauerstoff und bildet eine dünne, dichte und fest haftende Schicht aus Kupferoxid (CuO und Cu₂O). Diese Schicht fungiert als physikalische und chemische Barriere und verhindert eine weitere Oxidation und das Eindringen korrosiver Medien. Unter der gemeinsamen Wirkung von Luft, Regenwasser und Kohlendioxid wandelt sich dieser anfängliche Oxidfilm über einen langen Zeitraum allmählich in eine basische Kupfercarbonat- oder basische Kupfersulfatpatina um. Diese grünliche Patina ist stabil, nicht-abblätternd und selbst-heilend und bietet einen langfristigen-Schutz für das innere Kupfermaterial. Aus diesem Grund können antike Kupferartefakte und moderne Kupferdächer Hunderte von Jahren intakt bleiben.
In Süßwasserumgebungen wie Flüssen, Seen und häuslichen Wasserversorgungssystemen eignet sich reines Kupfer sehr gut.
Es ist beständig gegen Korrosion durch neutrales oder leicht alkalisches Wasser und rostet oder löst sich nicht so leicht auf. Aus diesem Grund ist es seit langem ein bevorzugtes Material für Wasserleitungen, Ventile und Wärmetauscherrohre. In stark saurem Wasser oder Wasser mit hoher -Härte und bestimmten Ionen kann die Korrosionsrate jedoch leicht ansteigen.
In atmosphärischen Umgebungen, einschließlich ländlicher, städtischer und milder Industrieatmosphäre, weist reines Kupfer eine ausgezeichnete Haltbarkeit auf.
Es ist unempfindlich gegenüber allgemeinen Luftschadstoffen. In stark verschmutzten Industrieatmosphären mit hohen Konzentrationen an Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff oder Chloridionen beschleunigt sich jedoch die Korrosionsrate und die Patina kann lockerer und weniger schützend werden.
In Meerwasser und Meeresumgebungen weist Kupfer eine gute allgemeine Korrosionsbeständigkeit auf, wird jedoch durch Chloridionen beeinträchtigt.
Der hohe Chloridgehalt im Meerwasser kann den Passivfilm lokal zerstören, was zu einem gewissen Grad an Korrosion oder Lochfraß führt. Daher wird reines Kupfer bei direkten und langfristigen Marineanwendungen häufig durch Kupferlegierungen wie Aluminiummessing, Kupfernickel und Bronze ersetzt, die eine höhere Festigkeit und eine bessere lokale Korrosionsbeständigkeit aufweisen.
Reines Kupfer ist nicht beständig gegen starke Säuren, insbesondere gegen oxidierende Säuren wie Salpetersäure und konzentrierte Schwefelsäure, die es schnell auflösen können. Außerdem korrodiert es in ammoniakhaltigen Umgebungen relativ schnell, da Ammoniak mit Kupferionen lösliche Komplexe bildet und so den Oberflächenpassivierungsfilm zerstört.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass reines Kupfer eine hervorragende allgemeine Korrosionsbeständigkeit in neutralen Atmosphären, sauberem Süßwasser, ländlichen Umgebungen und schwach alkalischen Bedingungen aufweist und auf seine stabile Oxid- und Patinaschicht zum Selbstschutz angewiesen ist. Die Leistung im Meerwasser ist mäßig und eignet sich nicht für den Langzeiteinsatz in stark sauren, ammoniakhaltigen oder stark verschmutzten Industrieumgebungen. Für Anwendungen, die eine höhere Korrosionsbeständigkeit erfordern, werden in der Regel Kupferlegierungen anstelle von unlegiertem Reinkupfer gewählt.
