पीतल के संक्षारण प्रतिरोध पर मिश्र धातु तत्वों का प्रभाव और तंत्र

पीतल के संक्षारण प्रतिरोध पर मिश्र धातु तत्वों का प्रभाव और तंत्र

पीतल एक तांबे का मिश्र धातु है जिसमें जस्ता मुख्य मिश्र धातु तत्व है। जस्ता सामग्री आम तौर पर 10% और 50% के बीच होती है। औद्योगिक पीतल की जस्ता सामग्री 50% से कम है। यह एकल-चरण पीतल और दो-चरण पीतल है। + पीतल [1]। शुद्ध तांबे की तुलना में, पीतल में न केवल तांबे और तांबे के मिश्र धातुओं की सामान्य विशेषताएं हैं, बल्कि शुद्ध तांबे की तुलना में बेहतर यांत्रिक गुण भी हैं, साथ ही कम कीमत और सुंदर रंग के फायदे हैं, जो इसे सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला और सबसे किफायती सामग्री बनाता है। तांबे का मिश्र धातु।

पीतल का संक्षारण प्रतिरोध एक अत्यंत महत्वपूर्ण प्रदर्शन है। संक्षारण प्रतिरोधी पीतल का उपयोग इसकी उत्कृष्ट तापीय चालकता और संक्षारण प्रतिरोध के कारण बिजली संयंत्रों और जहाजों में कंडेनसर ट्यूब जैसे हीट एक्सचेंज सामग्री के रूप में व्यापक रूप से किया जाता है। हालांकि, पीतल में अभी भी उपयोग के दौरान डीज़िंकीकरण संक्षारण और तनाव संक्षारण दरार की समस्याएं हैं, जो औद्योगिक उत्पादन में कई छिपे हुए खतरे लाती हैं। पीतल के संक्षारण प्रतिरोध को और बेहतर बनाना और पीतल की ट्यूबों की संक्षारण विफलता को रोकना संबंधित औद्योगिक क्षेत्रों के सुरक्षित और किफायती संचालन के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

1. पीतल के संक्षारण प्रतिरोध पर मिश्र धातु तत्वों का प्रभाव

पीतल के विजिंकीकरण को रोकने के लिए, शोधकर्ताओं ने कई उपाय किए हैं। सबसे प्रभावी तरीका मिश्र धातु तत्वों को जोड़ना है। वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले मिश्र धातु तत्वों में टिन, एल्यूमीनियम, निकल, मैंगनीज, आर्सेनिक, बोरॉन, एंटीमनी, दुर्लभ पृथ्वी आदि शामिल हैं। अकेले एक निश्चित मिश्र धातु तत्व को जोड़ते समय, सबसे अच्छा संक्षारण प्रतिरोध प्राप्त करने के लिए आम तौर पर एक इष्टतम मात्रा में जोड़ होगा; कई मिश्र धातु तत्वों को जोड़ने पर, उनके बीच एक इष्टतम मात्रा और अनुपात होगा, जिससे एक सहक्रियात्मक प्रभाव पैदा होता है, जो एकल तत्व के अतिरिक्त पीतल के सापेक्ष पीतल के संक्षारण प्रतिरोध को और बेहतर बनाता है। कई मिश्र धातु तत्वों के उचित संयोजन का चयन करना और पीतल के संक्षारण प्रतिरोध को बेहतर बनाने के लिए उनकी इष्टतम मात्रा और अनुपात का निर्धारण करना मिश्र धातु संरचना डिजाइन में महत्वपूर्ण मुद्दे हैं।

हालांकि, मिश्र धातु तत्वों को जोड़ने से मिश्र धातु के कुछ अन्य गुणों पर प्रतिकूल प्रभाव अवश्य पड़ेगा। इसलिए, संक्षारण प्रतिरोध को बेहतर बनाने के लिए मिश्र धातु विधियों का उपयोग करते समय, अन्य गुणों पर हानिकारक प्रभावों से बचना या उन्हें कम करना, विशेष रूप से अच्छी व्यापक निर्माण और प्रसंस्करण क्षमताओं को सुनिश्चित करना, मिश्र धातु संरचना डिजाइन में एक और महत्वपूर्ण मुद्दा है। नीचे जटिल पीतल में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले मिश्र धातु तत्वों के उनके गुणों और एक दूसरे के साथ उनके तालमेल पर प्रभाव सूचीबद्ध हैं।

1.1 आर्सेनिक के प्रभाव

1928 में, आर. मे[2] ने बताया कि पीतल में आर्सेनिक की थोड़ी मात्रा मिलाने से पीतल का डीज़िंकीकरण बाधित हो सकता है। इसके बाद, घरेलू और विदेशी विद्वानों ने पीतल के डीज़िंकीकरण को रोकने वाले आर्सेनिक के तंत्र पर बड़ी संख्या में अध्ययन किए। दो मुख्य दृष्टिकोण हैं। एक दृष्टिकोण यह है कि आर्सेनिक मिलाने से कैथोडिक प्रक्रिया, यानी तांबे के पुन: निक्षेपण की प्रक्रिया बाधित होती है, जिससे डीज़िंकीकरण बाधित होता है। आर. मे[2] ने प्रस्तावित किया कि जब As के साथ मिलाया गया -पीतल समुद्री जल के संपर्क में आता है, तो तांबे के मिश्र धातु की सतह पर As फिल्म की एक परत जमा हो जाएगी। यह फिल्म ऑक्सीजन वाहक के रूप में कार्य करती है और Cu+ को Cu2+ में ऑक्सीकृत कर सकती है लुओ[3] का मानना ​​​​था कि आर्सेनिक के मिश्रण से -पीतल पर हाइड्रोजन की अधिकता कम हो जाती है, जिससे कैथोड स्थिति में तांबे से पहले हाइड्रोजन कम हो जाता है, जिससे तांबे का पुनःनिक्षेपण बाधित होता है। लूसी[4] का मानना ​​​​है कि -पीतल द्वारा केवल Cu2+ को तांबे में कम किया जा सकता है, और आर्सेनिक की सूक्ष्म मात्रा Cu2+ को Cu+ में कम कर देती है, जिससे Cu2+ की सांद्रता बहुत कम स्तर पर रहती है और तांबे का पुनःनिक्षेपण बाधित होता है। एक अन्य दृष्टिकोण यह है कि आर्सेनिक एनोडिक प्रक्रिया, यानी जिंक के अधिमान्य विघटन प्रक्रिया को बाधित करके डीजिंकीकरण को रोकता है। लैंगेंजर[4] ने CuCl2 या CuCl 5% HCl माध्यम में आर्सेनिक की क्रियाविधि का अध्ययन किया। उनका मानना ​​​​था कि आर्सेनिक तांबे और जिंक के साथ पीतल और + दोहरे चरण वाले पीतल का अध्ययन करने के लिए पॉज़िट्रॉन विनाश तकनीक का उपयोग किया, और पुष्टि की कि आर्सेनिक दोहरी रिक्तियों के प्रसार को रोकता है, और माना जाता है कि आर्सेनिक ने पीतल में "डबल रिक्ति-आर्सेनिक जोड़ी" बनाई। इस परिसर का प्रवास मुक्त विचलन की तुलना में अधिक कठिन है, जो जस्ता की परिवहन क्षमता को कम करता है, अर्थात जस्ता की प्रसार क्षमता को कम करता है, जिससे जस्ता के अधिमान्य विघटन को बाधित किया जाता है। हालांकि आर्सेनिक पीतल के विसंक्रमण को प्रभावी रूप से रोक सकता है और पीतल के संक्षारण प्रतिरोध में काफी सुधार कर सकता है, क्योंकि आर्सेनिक एक अत्यधिक जहरीला तत्व है, उत्पादन प्रक्रिया में जहरीली गैसें और धूल पर्यावरण को गंभीर रूप से प्रदूषित करेगी और लोगों के स्वास्थ्य को खतरे में डालेगी। आर्सेनिक मिश्र धातु के अन्य प्रसंस्करण गुणों को भी नकारात्मक रूप से प्रभावित कर सकता है। इसलिए, ऐसी दुनिया में जहां पर्यावरण प्रदूषण तेजी से गंभीर होता जा रहा है, शोधकर्ताओं को पीतल उद्योग में आर्सेनिक प्रदूषण को खत्म करने के लिए आर्सेनिक के लिए एक प्रतिस्थापन तत्व खोजने की उम्मीद है।

1.2 बोरॉन का प्रभाव और बोरॉन-आर्सेनिक का सहक्रियात्मक प्रभाव

1984 में, टोइवानेन [6] ने कास्ट Cu-Zn डुप्लेक्स पीतल में ट्रेस तत्व बोरॉन मिलाया और पुष्टि की कि ट्रेस तत्व बोरॉन पीतल के डीज़िंकीकरण को प्रभावी रूप से रोक सकता है। इसके अलावा, उनका मानना ​​​​है कि यह डीज़िंकीकरण के बाद बनी रिक्तियों पर बोरॉन के कब्जे और जस्ता परमाणुओं के प्रवास को रोकने का परिणाम है। वांग जिहुई एट अल। [7] ने बोरॉन मिलाने के बाद HAl77-2 एल्यूमीनियम पीतल की संरचना, यांत्रिक गुणों, संक्षारण प्रतिरोध और घर्षण प्रतिरोध पर एक व्यवस्थित अध्ययन किया और पाया कि एल्यूमीनियम पीतल में बोरॉन मिलाने के बाद, दाने परिष्कृत हो गए। , कठोरता बढ़ जाती है, और संक्षारण प्रतिरोध और घर्षण प्रतिरोध में काफी सुधार होता है। उन्होंने बोरॉन के तंत्र का अध्ययन करने के लिए पॉज़िट्रॉन विनाश प्रयोगों का इस्तेमाल किया

शिफ्ट; HAl{{0}} में इष्टतम बोरॉन सामग्री 0.01% है। उसी समय, वांग जिहुई एट अल। [8] ने भी बोरॉन और आर्सेनिक-जोड़े गए HAl77-2 एल्यूमीनियम पीतल पर एक व्यवस्थित अध्ययन करने के लिए एक ही विधि का उपयोग किया। शोध के परिणामों की तुलना HAl77-2 एल्यूमीनियम पीतल के साथ की गई जिसमें केवल बोरॉन और केवल आर्सेनिक मिलाया गया था। यह पाया गया कि आर्सेनिक और बोरॉन का संयुक्त जोड़ पीतल के डीज़िंकीकरण जंग को अकेले बोरॉन या आर्सेनिक जोड़ने की तुलना में अधिक प्रभावी ढंग से रोक सकता है, और ** इष्टतम बोरॉन और आर्सेनिक सामग्री के तहत, पीतल का डीज़िंकीकरण गुणांक लगभग 1 के बराबर होता है, अर्थात, डीज़िंकीकरण लगभग पूरी तरह से दबा दिया जाता है। इसके अलावा, उन्होंने यह भी गणना की कि एल्यूमीनियम पीतल में जोड़े गए बोरॉन और आर्सेनिक का इष्टतम परमाणु प्रतिशत लगभग 1:1 है इसलिए, उनका मानना ​​है कि आर्सेनिक और बोरॉन का संयोजन As-B जोड़ी के रूप में काम करता है। हालांकि बोरॉन और आर्सेनिक को अलग-अलग मिलाया जाता है, लेकिन बनने वाला "डबल वैकेंसी-बोरॉन एटम" कॉम्प्लेक्स और "डबल वैकेंसी-आर्सेनिक एटम" कॉम्प्लेक्स डबल वैकेंसी पर कब्जा कर सकता है, डबल वैकेंसी की प्रसार क्षमता को कम कर सकता है और डीजिंकीकरण को रोक सकता है, लेकिन क्योंकि वे पूरी तरह से डबल वैकेंसी को नहीं भर सकते हैं, लेकिन वे केवल डबल वैकेंसी के माइग्रेशन को धीमा कर सकते हैं, लेकिन रोक नहीं सकते हैं; आर्सेनिक और बोरॉन के सहक्रियात्मक प्रभाव से बनने वाला As-B जोड़ा जंग के बाद उत्पन्न डबल वैकेंसी को पूरी तरह से भर सकता है, जिससे रिसने वाला चैनल अवरुद्ध हो जाता है और डबल वैकेंसी के माइग्रेशन को रोका जा सकता है। माइग्रेशन, इस प्रकार पीतल के डीजिंकीकरण को पूरी तरह से रोकना संभव बनाता है।

झांग झिकियांग एट अल [9] ने बोरॉन और आर्सेनिक के साथ जोड़े गए HSn70-1 टिन पीतल की संरचना, संरचना और संक्षारण प्रतिरोध का अध्ययन किया और पुष्टि की कि आर्सेनिक और बोरॉन के सहक्रियात्मक प्रभाव ने मिश्र धातु के संक्षारण प्रतिरोध में सुधार किया; लिंग जिनसॉन्ग [10] ने बोरॉन और आर्सेनिक के साथ जोड़े गए HSn70-1 टिन पीतल के दाग प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध का अध्ययन किया और पाया कि आर्सेनिक और बोरॉन के सहक्रियात्मक प्रभाव के तहत टिन पीतल के दाग प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध में सुधार हुआ था और यह माना जाता है कि बोरॉन को मिलाने से सतह के क्यूप्रस ऑक्साइड की दोष संरचना में बदलाव आता है, जिससे क्यूप्रस ऑक्साइड फिल्म अधिक समान और घनी हो जाती है, और क्षरण के प्रति कम संवेदनशील होती है।

1.3 टिन का प्रभाव

टिन के जुड़ने से पीतल की ताकत, कठोरता और संक्षारण प्रतिरोध में एक साथ सुधार होगा। आमतौर पर यह माना जाता है कि एनोड की संक्षारण प्रक्रिया के दौरान पीतल की संक्षारित सतह पर टिन लगातार जमा होता रहता है, जिससे एक घना टेट्रावेलेंट टिन यौगिक फिल्म बनता है। इस फिल्म का कार्य सब्सट्रेट के एनोड के संक्षारण को रोकना, पीतल के डीज़िंकीकरण को रोकना और इसे संक्षारण प्रतिरोधी बनाना है। कामुकता में काफी सुधार होता है। दोहरे चरण वाले पीतल का अध्ययन करने के बाद, सेउंगमैन सोहन [11] का भी मानना ​​​​था कि टिन की भूमिका सतह निष्क्रियता फिल्म के निर्माण को बढ़ावा देना है, और यह कि फिल्म चरण में केंद्रक बनाती है, और फिर धीरे-धीरे चरण को कवर करने के लिए बढ़ती है। हालांकि, लियू ज़ेंगकाई [12] ने अध्ययन किया कि पीतल में Sn मिलाने से दाने की सीमाएँ मजबूत होती हैं और चरण अनाज सीमा संवर्धन, जो विजिंकीकरण को रोकता है, लेकिन चरण सीमाओं और अनाज सीमाओं के साथ जुड़ने से जंग को पूरी तरह से रोक नहीं सकता है। टिन पीतल का उपयोग समुद्री वातावरण जैसे समुद्री जहाजों और तटीय बिजली संयंत्रों में व्यापक रूप से किया जाता है, इसलिए इसे "नौसेना पीतल" के रूप में भी जाना जाता है। हालांकि, बहुत अधिक टिन मिश्र धातु की प्लास्टिसिटी को कम कर देगा। आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले टिन पीतल में लगभग 1% टिन होता है।

1.4 एल्युमिनियम का प्रभाव

अन्य मिश्र धातु तत्वों की तुलना में, एल्युमीनियम पीतल की ताकत और संक्षारण प्रतिरोध में काफी सुधार कर सकता है। चूँकि एल्युमीनियम की मानक क्षमता जिंक की तुलना में अधिक नकारात्मक है, इसलिए इसमें आयनीकरण की अधिक प्रवृत्ति होती है और यह पर्यावरण में ऑक्सीजन पर एक सघन और कठोर एल्युमीनियम ऑक्साइड फिल्म बनाने के लिए प्राथमिकता लेता है, जो मिश्र धातु के आगे ऑक्सीकरण को रोक सकता है। गठित Al2O3 फिल्म सब्सट्रेट संक्षारण को रोकती है। इसके अलावा, क्योंकि सुरक्षात्मक फिल्म घनी और कठोर है, यह अभी भी बहते समुद्री जल में भी समुद्री जल के प्रभाव और घर्षण का विरोध कर सकती है। साथ ही, इसकी पूरी तरह से जंग-रोधी उत्पाद फिल्म छिद्र को कम से कम कर सकती है, जिसे काफी हद तक हासिल किया जा सकता है। स्थानीयकृत संक्षारण से बचें। पीतल में एल्युमीनियम मिलाने से चरण क्षेत्र तांबे के कोण की ओर काफी हद तक स्थानांतरित हो जाएगा। जब एल्युमीनियम की मात्रा अधिक होती है, तो एक कठोर और भंगुर चरण दिखाई देगा, जिससे मिश्र धातु की ताकत और कठोरता बढ़ जाती है। साथ ही, इसकी प्लास्टिसिटी बहुत कम हो जाती है। एल्यूमीनियम पीतल में Sn, Sb, Bi, Te, Si, Ni और अन्य तत्वों को मिलाने से इसके संक्षारण प्रतिरोध में और सुधार हो सकता है।

1.5 का प्रभाव निकेल-टिन के साथ सहक्रियात्मक है

निकल मिलाने से पीतल के चरण क्षेत्र का विस्तार होता है, अर्थात, जब Zn और Al की मात्रा बढ़ जाती है, तब भी एकल चरण संरचना को बनाए रखा जा सकता है, जिससे पीतल की ताकत, कठोरता और गर्म और ठंडे दबाव प्रसंस्करण गुणों में सुधार होता है। सेउंगमैन-सोहन एट अल। [11] ने H60 पीतल के संक्षारण प्रदर्शन पर टिन और निकल के प्रभावों का अध्ययन किया। परिणामों से पता चला कि केवल निकल मिलाने से मिश्र धातु के संक्षारण प्रदर्शन में सुधार नहीं हो सकता है। पीतल में टिन मौजूद होने पर ही निकल मिलाना महत्वपूर्ण हो सकता है। केवल टिन मिलाने से प्राप्त होने वाले संक्षारण प्रतिरोध की तुलना में पीतल के संक्षारण प्रतिरोध में अधिक सुधार होता है। इससे यह भी पता चलता है कि निकल और टिन के बीच सहक्रियात्मक प्रभाव होता है। जब टिन की मात्रा लगभग 0.7% होती है और निकल की मात्रा बराबर या थोड़ी कम होती है, तो निकल और टिन एक यौगिक के रूप में अवक्षेपित होते हैं, जो पीले रंग को प्रभावित करता है। तांबे की सतह पर संक्षारण उत्पादों का सुरक्षात्मक प्रभाव होता है और आगे के संक्षारण को रोकता है, इस प्रकार मिश्र धातु के संक्षारण प्रतिरोध में सुधार होता है।

1.6 मैंगनीज का प्रभाव

जोड़ा गया Mn तत्व तांबे में घुल जाता है, जिससे तांबे की जाली विकृत हो जाती है और विरूपण ऊर्जा उत्पन्न होती है, जिससे मिश्र धातु ठोस घोल में मजबूत हो जाती है। इसी समय, उम्र बढ़ने के बाद, मिश्र धातु में Mn और Si मिलकर Mn5Si3 कणों के रूप में अवक्षेपित हो जाते हैं। ये बिखरे हुए Mn5Si3 यौगिक अव्यवस्थाओं की गति को बाधित कर सकते हैं, जिससे मिश्र धातु की ताकत में काफी सुधार होता है। यह देखा जा सकता है कि मैंगनीज मिलाने से पीतल की ताकत और कठोरता में सुधार हो सकता है। समुद्री जल, क्लोराइड और सुपरहीटेड स्टीम में इसके उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध के साथ, मैंगनीज पीतल का उपयोग जहाज निर्माण और सैन्य उद्योगों में अधिक व्यापक रूप से किया जाता है।

1.7 दुर्लभ मृदाओं का प्रभाव

झी बिंग एट अल। [१४] ने अध्ययन किया कि तांबे और तांबे के मिश्र धातुओं में दुर्लभ पृथ्वी को जोड़ने के बाद, वे अशुद्धियों को हटा सकते हैं और हटा सकते हैं, तांबे और तांबे के मिश्र धातुओं की सूक्ष्म संरचना में सुधार कर सकते हैं, उनकी ताकत और कठोरता को बढ़ा सकते हैं और थर्मल स्थिरता को बढ़ा सकते हैं। तांबे के मिश्र धातुओं के संक्षारण प्रतिरोध और पहनने के प्रतिरोध को बढ़ा सकते हैं। टैन रोंगशेंग एट अल। [{{१}}] ने एचएसएन{{२}} टिन पीतल के संक्षारण प्रतिरोध और संक्षारण तंत्र पर दुर्लभ पृथ्वी को जोड़ने के प्रभाव का अध्ययन किया। उनका मानना ​​​​था कि टिन पीतल में दुर्लभ पृथ्वी को जोड़ने से संक्षारण प्रतिरोध को बेहतर बनाने में निम्नलिखित प्रभाव होते हैं: ① गैस को छोड़कर, अशुद्धियों को हटा दें, धातु को शुद्ध करें, अनाज को परिष्कृत करें, मिश्र धातु संरचना को घना बनाएं और जस्ता परमाणुओं के प्रसार प्रतिरोध को बढ़ाएं साथ ही, वे मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी और आर्सेनिक के साथ HSn70-1 टिन पीतल के उच्च तापमान गुणों पर एक तुलनात्मक अध्ययन भी करेंगे। परिणाम इस प्रकार हैं: ① मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी की एक उचित मात्रा को जोड़ने से मिश्र धातु संरचना को परिष्कृत किया जा सकता है, सूक्ष्म संरचना में डेन्ड्राइट के विकास को रोका जा सकता है, और क्रिस्टल संरचना को समरूप बनाया जा सकता है, जबकि आर्सेनिक के साथ HSn70-1 मिश्र धातु में डेन्ड्राइट विकसित होते हैं; ② मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी की एक उचित मात्रा को जोड़ने से टिन पीतल के उच्च तापमान बढ़ाव में काफी वृद्धि हो सकती है और गर्म कार्यशीलता में सुधार हो सकता है, जबकि आर्सेनिक जोड़ने से इसका तापमान बढ़ाव कम हो जाता है, झांग झिकियांग [17] ने पाया कि दुर्लभ पृथ्वी सेरियम के साथ जोड़े गए HSn70-1 कंडेनसर ट्यूबों के संक्षारण प्रतिरोध में और सुधार हुआ था, लेकिन उन्होंने सेरियम की क्रिया के तंत्र की रिपोर्ट नहीं की, लेकिन केवल सेरियम के अतिरिक्त होने के कारण संरचनात्मक परिवर्तनों का अवलोकन किया, अर्थात, एक समस्या थी ब्लैक डॉट जैसे दूसरे चरणों की एक बड़ी संख्या। सन लियानचाओ एट अल। [16] ने एक ही समय में HSn70-1 में सुरमा, एल्यूमीनियम और दुर्लभ पृथ्वी को जोड़ा, जिसका मिश्र धातु के संक्षारण प्रतिरोध को सुधारने पर अच्छा प्रभाव पड़ा। सुरमा की भूमिका नए प्रसार को रोकने और नए तरजीही विघटन को रोकने के लिए एक Sb2O3 ऑक्साइड फिल्म बनाना है। हालांकि, सुरमा का प्रभाव आर्सेनिक जितना मजबूत नहीं है, एक ही समय में एंटीमनी, एल्यूमीनियम और दुर्लभ पृथ्वी को जोड़ने के बाद, व्यापक प्रभाव के अलावा, तीन तत्व अनिवार्य रूप से एक सहक्रियात्मक प्रभाव पैदा करेंगे, जो न केवल शेडिंग परत को कम करता है, बल्कि प्रवेश परत को भी समाप्त करता है, और उथले संक्षारण गहराई का अच्छा प्रभाव प्राप्त करता है। इसका संक्षारण प्रतिरोध आर्सेनिक के साथ HSn70-1 के बराबर है।

2. दुर्लभ मृदाओं की क्रियाविधि

2.1 दुर्लभ मृदाओं के भौतिक और रासायनिक प्रभाव

औद्योगिक तांबे और तांबे के मिश्र धातुओं में आम तौर पर कई तरह की अशुद्धियाँ होती हैं, और अशुद्धियों की कुल मात्रा {{0}}.05% से 0.8% तक भी पहुँच सकती है। इनमें से कुछ अशुद्धियाँ, हालाँकि बड़ी नहीं हैं, अक्सर शुद्ध तांबे या तांबे के मिश्र धातु पदार्थों के उत्कृष्ट गुणों को गंभीर रूप से प्रभावित करती हैं। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन, सल्फर और तांबे द्वारा निर्मित भंगुर यौगिक (Cu2O और Cu2S) तांबे की चालकता, संक्षारण प्रतिरोध और वेल्डिंग प्रदर्शन को कम करते हैं। चूँकि दुर्लभ पृथ्वी धातुओं में उच्च रासायनिक गतिविधि और बड़ी परमाणु त्रिज्या होती है, इसलिए तांबे या तांबे के मिश्र धातुओं में दुर्लभ पृथ्वी योजक जोड़ने से प्रभावी रूप से गैस और

अशुद्धियों को दूर करें, विभिन्न गुणों में सुधार करें और उन्हें बढ़ाएँ।

2.2 दुर्लभ मृदाओं का शुद्धिकरण प्रभाव

(1) विऑक्सीकरण करने वाला दुर्लभ मृदा एक मजबूत विऑक्सीकरण करने वाला पदार्थ है। दुर्लभ मृदा द्वारा विऑक्सीकरण अभिक्रिया पूर्ण करने के पश्चात, उत्पन्न ऑक्साइड ठोस अवस्था में तांबे के तरल की सतह पर तैरता हुआ निकलेगा तथा हटाए जाने वाले स्लैग अवस्था में प्रवेश करेगा, जिससे तांबे को शुद्ध करने तथा ऑक्सीजन को हटाने का उद्देश्य प्राप्त होगा। यदि हम इसे ऊष्मागतिकी के दृष्टिकोण से समझाएं, उदाहरण के रूप में दुर्लभ मृदा यिट्रियम को लेते हुए, इसका सामान्य विऑक्सीकरण अभिक्रिया सूत्र है: x[RE]+y[O]→ RExOy(S)

(2) डीसल्फराइजेशन तांबे के मिश्र धातु में दुर्लभ पृथ्वी के डीसल्फराइजेशन का सिद्धांत डीऑक्सीडेशन के समान है। एक उदाहरण के रूप में दुर्लभ पृथ्वी Ce लेते हुए, प्रतिक्रिया सूत्र इस प्रकार है: Cu2S + Ce→ 2Cu+CeS·थर्मोडायनामिक डेटा के अनुसार, यह गणना की जा सकती है कि यह डीसल्फराइजेशन प्रतिक्रिया तांबे के मिश्र धातु के पिघलने बिंदु तापमान से ऊपर है, और गठन की मानक मुक्त ऊर्जा और तापमान टी के बीच संबंध है: ΔG0T =-192360+9.2TlogT-11.8T 1400K पर, ΔG0T=-707103J/mol। इस समय, डीसल्फराइजेशन प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक Kp=4.461×1026 है। यह देखा जा सकता है कि पिघले हुए तांबे में, दुर्लभ पृथ्वी डीसल्फराइजेशन प्रतिक्रिया की थर्मोडायनामिक प्रवृत्ति बहुत बड़ी है, और यह तांबे में सल्फर अशुद्धियों की एक छोटी मात्रा को हटा सकती है।

(3) तांबे के तरल में निर्जलित दुर्लभ पृथ्वी की डीहाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया को लगभग इस प्रकार वर्णित किया जा सकता है: H2→ 2[H]CuRE+[H]→Cu[REH] ठोस घोल[REH] ठोस घोल+ (x-1)[H] ] →CuREH दुर्लभ पृथ्वी धातुओं और हाइड्रोजन के बीच REH प्रकार के स्थिर हाइड्राइड बनाने की प्रतिक्रिया एक मजबूत एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया है। तांबे के प्रसंस्करण की प्रक्रिया के दौरान, घुले हुए हाइड्रोजन के साथ तांबे के पिघल में दुर्लभ पृथ्वी को जोड़ने से तांबे से परमाणु हाइड्रोजन को जल्दी से अवशोषित और भंग किया जा सकता है, और कुछ शर्तों के तहत हाइड्राइड उत्पन्न करने के लिए इसके साथ प्रतिक्रिया कर सकता है। हाइड्राइड आसानी से तांबे के तरल की सतह पर तैरता है और उच्च तापमान पर फिर से ऊष्मीय रूप से विघटित हो जाता है