Kuparin hapettuminen ja passivointi?
Jari Karppanen
laimealla
typpihapolla puhdistetulla pinnalla?
Erityisesti, miksi typpihapolla putsattu pinta hapettuu merkittävästi
nopeammin kuin hankaamalla puhdistettu, vaikka kappale on huuhdeltu
erittäin hyvin akkuvedellä ja kuivattu nopeasti?
Mitä tehdä hapolla puhdistetulle pinnalle, jotta se käyttytyisi enemmän
mekaanisesti puhdistetun pinnan tavoin, passivointi on kai oikea termi?
Kim Fallström
> Erityisesti, miksi typpihapolla putsattu pinta hapettuu merkittävästi
> nopeammin kuin hankaamalla puhdistettu, vaikka kappale on huuhdeltu
> erittäin hyvin akkuvedellä ja kuivattu nopeasti?
Arvaus: Typpihapolla putsattu pinta on valmiiksi hapettunut, josta
korroosion on helppo jatkua. Mekaanisesti naarmutetussa pinnassa
on paljon enemmän paljasta hapettumatonta metallipintaa, joka
reagoi hyvin hitaasti ilman hapen kanssa.
> Mitä tehdä hapolla puhdistetulle pinnalle, jotta se käyttytyisi enemmän
> mekaanisesti puhdistetun pinnan tavoin, passivointi on kai oikea termi?
Missä olosuhteissa pinnan tulisi käyttäytyä samalla lailla kuin
mekaanisesti puhdistetun kuparin? Kelpaako lakkaus? Ulkona kaikki
kuparipinnat ajan kuluessa peittyvät kuparioksidilla ja -karbonaatilla.
Kim
Jari Karppanen
> korroosion on helppo jatkua. Mekaanisesti naarmutetussa pinnassa
Taka-ajatus kysymyksellä oli se, että minulle on väitetty kuparin
hapettuvan happokäsittelyn jälkeen erittäin nopeasti, enkä oikein
ymmärrä miksi, jos pinta oikeasti olisi puhdas (asiallisesti huuhdeltu
ja neutralisoitu).
Eihän normaali mekaanisesti kiillotettu pinta hapetu vuosiin häiritsevän
tummaksi sisätiloissa. Parissa päivässä ei tapahdu mitään silmin
havaittavaa hapettumista. Valmiiksi hieman hapettunut (tummunut)
pinta ei myöskään mitenkään tunnu kiihdyttävän reaktiota,
lisätummuminen kestää todella kauan.
> Missä olosuhteissa pinnan tulisi käyttäytyä samalla lailla kuin
> mekaanisesti puhdistetun kuparin? Kelpaako lakkaus? Ulkona kaikki
> kuparipinnat ajan kuluessa peittyvät kuparioksidilla ja -karbonaatilla.
Ideana on nimenomaan lakata pinta, ja kappale pysyy sisätiloissa.
Tämän väitteen mukaan en edes ehtisi kuljettaa käsiteltyä esinettä
firmasta toiseen (30 min) lakattavaksi, vaan merkittävä hapettuminen
tapahtuisi muutamassa minuutissa. Ymmärtäisin väitteen, jos esine
vain nostettaisiin ilmaan odottamaan, ilman huuhtelua. Väitteen
esittäjä on ns. ammattilainen (30 a metallin pintakäsittelyssä), eikä
suostunut kuulemaan vastaväitteitä.
Olettaen että väite on tosi, kiinnostaisi siis tietää mikä siinä pinnassa
on erilaista, jotta se kiihdyttäisi hapettumisreaktion kymmentuhat-
kertaiseksi normaaliin nähden ja mitä asialle voisi tehdä? Mekaaninen
puhdistus kun ei tässä tapauksessa yksinkertaisesti ole mahdollista
kappaleen muodon takia.
Puhdistuksen jälkeen esine olisi tarkoitus käsitellä bentsotriatsolilla
ja lakata, jonka jälkeen pinnan olisi syytä pysyä hapettumattomana
kauan.
Kim Fallström
[ kuparin hapettumisesta syövytyksen jälkeen ]
> Olettaen että väite on tosi, kiinnostaisi siis tietää mikä siinä pinnassa
> on erilaista, jotta se kiihdyttäisi hapettumisreaktion kymmentuhat-
> kertaiseksi normaaliin nähden ja mitä asialle voisi tehdä? Mekaaninen
> puhdistus kun ei tässä tapauksessa yksinkertaisesti ole mahdollista
> kappaleen muodon takia.
Typpihappo puree kupariin muistaakseni siten, että ensin kupari
hapettuu oksidiksi ja sitten oksidi liukenee happoon. Oksidikerros
jää pintaan, vaikka kuinka huuhtoisit sen syövytyksen jälkeen.
Puhdas kuparipinta ei ole kovin reaktiivinen mutta syövytyksen
jälkeen pinta ei olekaan puhdas.
Arvaisin, että käsittelyn jäljiltä pinta on aivan täynnä pieniä
oksidisaarekkeita ja kuoppia. Kemiallinen reaktio käynnistyy
helpoiten rajapinnoilla, joten saarekkeiden olemassaolo lisää
pinnan reaktiivisuutta dekadikaupalla. Aiheutuuko tästä sitten
ongelmaa sinun sovelluksellesi on toinen kysymys. Voithan
tietysti kysyä toiselta yritykseltä pintakäsittelyvaihtoehdoista.
Mekaanisesti kiillotettua kuparipintaa et saa aikaan kuin
mekaanisella kiillotuksella. Onko joku hiekka- tai kuulapuhallus
pienellä suuttimella pois suljettu vaihtoehto? Mikromaailman
vastine tälle olisi sputterointi tyhjiökammiossa jollakin
ei-reaktiivisella kaasulla (plasmakäsittely?).
Kim
...Jarmo...
> Jari Karppanen wrote:
>
> [ kuparin hapettumisesta syövytyksen jälkeen ]
>
happi-vapaa kupari ei pahasti hapetu jne. Työkseen tuota duunailen mut
saatan olla väärässä.
Noh ainakaan tuo lampun-jalkine minkä duunasin on vieläkin ihan kuparin
värinen :
Heikki Kaskelma
> Typpihappo puree kupariin muistaakseni siten, että ensin kupari
> hapettuu oksidiksi ja sitten oksidi liukenee happoon. Oksidikerros
> jää pintaan, vaikka kuinka huuhtoisit sen syövytyksen jälkeen.
> Puhdas kuparipinta ei ole kovin reaktiivinen mutta syövytyksen
> jälkeen pinta ei olekaan puhdas.
>
> Arvaisin, että käsittelyn jäljiltä pinta on aivan täynnä pieniä
> oksidisaarekkeita ja kuoppia. Kemiallinen reaktio käynnistyy
> helpoiten rajapinnoilla, joten saarekkeiden olemassaolo lisää
> pinnan reaktiivisuutta dekadikaupalla.
Liukenisiko se oksidi suolahappoon?
Siis typpihappo -> huuhtelu -> suolahappo -> huuhtelu.
Heikki Kaskelma
Kim Fallström
> Kim Fallström:
>>Arvaisin, että käsittelyn jäljiltä pinta on aivan täynnä pieniä
>>oksidisaarekkeita ja kuoppia. Kemiallinen reaktio käynnistyy
>>helpoiten rajapinnoilla, joten saarekkeiden olemassaolo lisää
>>pinnan reaktiivisuutta dekadikaupalla.
>
> Liukenisiko se oksidi suolahappoon?
> Siis typpihappo -> huuhtelu -> suolahappo -> huuhtelu.
Voisi liueta ainakin osin. Kuparia syövytetään usein myös suolahapon
ja vetyperoksidin seoksella ja kuumalla ferrikloridiliuoksella
(jossa suolahappo tekee työn). Piirilevyjen syövytyksessä käytetään
myös natriumpersulfaattia. Kesken ferrikloridisyövytyksen katsottuna
kuparin pinta on kyllä kovin huokoisen ja oksidoituneen näköinen.
Pintakemian tuntijat ja fysikaalista kemiaa lukeneet osannevat
kommentoida asiaa tarkemmin. Itse en valitettavasti kuulu
kumpaankaan ryhmään. Kuparin pintaa on syövytelty ja niin usein,
että pintakäsittelyn ammattilaisilla pitäisi olla valmiit vastaukset
ja reseptit näihin ongelmiin.
Kim
Jari Karppanen
26 eri apteekista kysymisen. Kemikaaleja ei nykyisin enää tunnu
saavan mistään hyvin pienissä erissä, ainakaan Helsingistä.
Happo reagoi hitaammin kuin 10% suolahappo, mikä oli yllätys.
Muutaman sekunnin kylvyn jälkeen dippasin testikappaleen laimeaan
natriumbikarbonaattiliuokseen (pientä kuplimista), huuhtelin lopuksi
ihan hanavedellä ja ravistelin kuivaksi (pintaan jäi pieniä vesipisaroita).
Jälki oli paljon parempaa kuin suolahapolla. Pinta ei ole pinkki, vaan
melkolailla puhtaan kuparin näköinen. Hapettumia ei heti käsittelyn
jälkeen näkynyt niiden vesipisaroiden kuivumiskohtia lukuunottamatta
ja pinta kiilsi. Pinta ei ole myöskään hapettunut tai muutenkaan
värjäytynyt kahdessa vuorokaudessa sisätiloissa säilytettynä.
Kokeilin myös todella pahasti hapettuneella esineellä, jota oli pidetty
noin tuhannen asteen lämpötilassa ainakin puoli tuntia. Oikean väristä
pintaa alkoi näkyä vasta tunnin odottelun jälkeen, jolloin pinta oli
syöpynyt ihan kuoppaiseksi. Tein vastaavan pikahuuhtelun. Mikään
ei viittaa tässäkään tapauksessa siihen, että kupari hapettuisi uudelleen
nopeasti, vaikka pinta on ihan näkkileivällä.
Sanoisin, että kannattaisi leuhkia 30 vuoden kokemuksella hieman
vähemmän. Pinta kyllä hapettuu erittäin nopeasti jos siihen painaa
esimerkiksi hikisellä sormella likaa, mutta niinhän tapahtuu mekaanisesti
puhdistetulle pinnallekin.