Rikkipitoisten kemikaalien vuorovaikutus kuparipintojen kanssa

Abstract

Tutkielma käsittelee miten kuparin prosessoinnista jääneet rikkipitoiset kemikaalijäämät vaikuttavat kuparin hapettumiseen. Tutkielmassa syvennytään kuparin hapettumiseen ja kuinka eri olosuhteet, kuten lämpötila ja ilmanpaine siihen vaikuttavat. Valssaamolla kupari käy läpi monivaiheisen valmistusprosessin, josta erityisesti peittauksella on suuri merkitys lopputuotteen pinnan laatuun. Kuparin peittaamiseen tyypillisesti käytetään rikkihappoa, josta epähuolellisella pesulla voi jäädä rikkijäämiä kuparin pintaan. Nämä rikkijäämät muodostavat nanosaarekkeita kuparin pinnalle epätasaisuuskohtiin, jotka yhdessä muodostavat galvaanisen parin kiihdyttäen kuparin korrosoitumista. Tämä vaikuttaa myös pinnanlaatuun, tehden pinnasta huokoisempaa edelleen edesauttaen korrosoitumista. Peittauksessa toinen suuri kuparin pinnanlaatuun vaikuttava riski liittyy saostumiseen. Metallisen kuparin liuetessa rikkihappoon, kasvaa peittausliuoksen kuparin konsentraatio. Tämän kasvaessa liian korkeaksi, alkaa liuenneet kupari-ionit saostumaan takaisin metallikuparin pintaan aiheuttaen pinnan epätasaisuutta ja tummumista. Tyypillisesti kupari hapettuu ja tummuu hitaasti, mutta rikille altistuessaan kupari tummenee hyvin nopeasti. Kuparin ja rikin reagoidessa keskenään, ne muodostavat tummaa kuparisulfidia, joka on paljaalla silmällä havaittavissa hyvin nopeasti. Kemikaalijäämät myös vaikuttavat pitkällä aikavälillä muodostuvan patinan väriin. Tavallinen karbonaattipohjainen malakiitti on tasaisen vaaleanvihreä väriltään, mutta mikäli kupari on altistunut sulfideille missään elinkaarensa vaiheissa, muodostuu sulfaattipohjaista patinaa, joita on useampaa laatua ja vihreän sävyä. Sulfaattipohjainen patina ei luonnossa muodostu tasaisen vihreäksi, vaan riippuen mineraalikonsentraatiosta ja patinan kerrospaksuudesta, väri voi vaihdella tumman vihreästä vaaleaan vihreään.