ОСОБЕННОСТИ ПАССИВАЦИИ МЕДИ В ВОДНЫХ СРЕДАХ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 

2013. Вып. 3
ФИЗИКА И ХИМИЯ

Физическая химия

УДК 620.193.01

М.В. Рылкина, О.В. Данилова

ОСОБЕННОСТИ ПАССИВАЦИИ МЕДИ В ВОДНЫХ СРЕДАХ 
ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Исследована пассивация меди в боратных буферных растворах при повышенных температурах. Предположено, 
что в зависимости от рН среды процессы в области активно-пассивного перехода меди в боратных буферных 
растворах протекают со смешанным диффузионно-кинетическим контролем или контролирутся в большей степени диффузией. Процесс пассивации меди контролируется кинетической стадией, если рН среды составляет 
6,97 и 7,38, тогда как в более щелочных средах процесс переходит в область с диффузионно-кинетическим контролем.

Ключевые слова: пассивация, кажущаяся энергия активации, пассивная пленка, кинетический контроль, диффузионно-кинетический контроль.

Известно, что сформированная на меди пассивная пленка состоит из двух слоев: внутреннего –

Cu2О и внешнего, представляющего собой смесь оксидов и гидроксидов Cu(II) [1; 2]. Однако в работах [3; 4] установлено, что на меди образуется пористый слой Cu2О, пронизанный CuО. Формирование Cu2О на поверхности меди начинается с появления зародышей этого оксида, которые затем разрастаются, образуя сплошной слой [5; 6]. Появление зародышей происходит быстро, а их дальнейшее 
разрастание является медленной стадией. Спорным остается вопрос о кинетике формирования оксидов на поверхности меди. Согласно работам [5; 7] Cu2О образуется при смешанном диффузионнокинетическом контроле. В работе [8] предположено, что лимитирующей стадией процесса является 
массоперенос через поры формирующейся оксидной пленки.

Согласно работе [7] толщина пассивной пленки на меди в содержащем Br

--ионы боратном бу
фере при 60 °С примерно в два раза больше, чем при 10 °С. Фотоэлектрохимические исследования 
подтверждают увеличение толщины оксидной пленки на меди с повышением температуры фонового 
электролита [4]. Зависимость толщины защитной пленки от температуры в интервале 22-48 °С немонотонна [9]. Пассивный слой имеет максимальную толщину при 30 и 35 °С, но его структура рыхлая, 
что не обеспечивает эффективной пассивации меди. Пассивная пленка на меди имеет фазовую природу при температурах 22-28, 32, 38, 44, 46-48 °С и адсорбционную – при 30, 33-37, 40-43, 45 °С [9]. 
Влияние температуры на пассивацию меди связано с изменением структуры пассивного слоя [10]. 
Кажущаяся энергия активации транспорта катионов через пассивный слой (Еакт

*) в области темпера
тур от 0 до 15 °С составляет 19 кДж/моль, что соответствует энергии активации процессов, протекающих с диффузионным контролем в растворе. При 25-55 °С Еакт

* = 48 кДж/моль, что соответствует 

транспорту катионов в кристаллографической ионной решетке. На основании полученных значений 
Еакт

* предположено, что при повышенных температурах происходит дегидратация пассивного слоя на 

поверхности меди, увеличивается содержание в нем Cu2О, а защитная пленка становится более 
структурированной и плотной.

Коррозионная стойкость металлов зависит не только от их природы, но и от характера корро
зивной среды, влияния таких внешних факторов, как температура, скорость перемешивания электролита. Известно, что медь подвержена питтинговой коррозии, которая связана с нарушением пассивного состояния металла. Влияние состава раствора и его кислотности на пассивацию меди в водных 
средах изучено достаточно подробно, тогда как роль температурного фактора в данном процессе 
описывается в научной литературе крайне редко [7; 11-14; 10]. Исследование пассивации меди имеет 
не только теоретический интерес, но и практическое значение, поскольку одной из сфер использования меди и ее сплавов является изготовление теплообменников и теплоотводных устройств, труб для 
систем отопления, горячего и холодного водоснабжения.

В данной работе представлены результаты исследования влияния температуры на пассивацию 

меди в водных средах разной кислотности.