Nichteisenmetalle und -legierungen
Zähgepoltes Kupfer (Kupfer mit etwa 0,02 bis 0,05 % Sauerstoff, überwiegend als Cu₂O verteilt) kann verspröden, wenn es in reduzierender, wasserstoffhaltiger Atmosphäre erwärmt, gasgeschweißt oder hartgelötet wird. Welche Angabe zu Ursache und Abhilfe ist richtig?
- AEindringender Wasserstoff reagiert mit Cu₂O zu Wasserdampf, der an den Korngrenzen Hohlräume unter hohem Druck und Risse erzeugt, daher verwendet man sauerstofffreies oder phosphordesoxidiertes Kupfer
- BEindringender Wasserstoff reagiert mit Kupfer zu harten Hydriden an den Korngrenzen, daher werden die Hydride nach dem Erwärmen durch ein Glühen bei hoher Temperatur zersetzt
- CCu₂O schmilzt beim Erwärmen und bildet einen flüssigen Film an den Korngrenzen, daher verwendet man Kupfer mit noch mehr Sauerstoff, in dem das Cu₂O groß und rund gemacht wurde
Lösung und Erläuterung anzeigen
Lösung: A. Eindringender Wasserstoff reagiert mit Cu₂O zu Wasserdampf, der an den Korngrenzen Hohlräume unter hohem Druck und Risse erzeugt, daher verwendet man sauerstofffreies oder phosphordesoxidiertes Kupfer
In das Kupfer eindiffundierter Wasserstoff reagiert mit Cu₂O an Korngrenzen und anderswo gemäß Cu₂O + H₂ → 2Cu + H₂O; da Wassermoleküle nicht durch Kupfer diffundieren können, erzeugen sie an den Korngrenzen Hohlräume unter hohem Druck, die zu Rissen führen. Das nennt man Wasserstoffversprödung von Kupfer (Wasserstoffkrankheit). Abhilfe schafft sauerstofffreies Kupfer, das fast keinen Sauerstoff enthält, oder mit Phosphor desoxidiertes Kupfer. Der Restphosphor senkt die Leitfähigkeit von phosphordesoxidiertem Kupfer, daher nimmt man sauerstofffreies Kupfer, wo hohe Leitfähigkeit nötig ist. Kupfer bildet keine stabilen Hydride, die Antwort mit Hydriden als Ursache ist also falsch. Die Versprödung entsteht auch nicht durch Schmelzen von Cu₂O; mehr Sauerstoff vermehrt nur die Quelle des Wasserdampfs.
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