Corrosion of Copper and Lead by Formaldehyde, Formic and Acetic Acid Vapours

Abstract

AbstractAbstractThe formation of corrosion products and the corrosion sensitivity of copper and lead were studied under experimental conditions in which formaldehyde (methanal), formic (methanoic) and acetic (ethanoic) acid concentration, relative humidity (RH) and duration of exposure were varied. Levels offormic acid above 0.4 parts per million based on volume (ppmv) affect the appearance of copper at 75% RH, and at levels above 4 ppmv the copper gains weight at both 54 and 75% RH. The main compound found on copper was cuprite, copper(I) oxide. Lead has a higher sensitivity to formic acid: at levels as low as 0.04 ppmv lead becomes darker, and at above O.1 ppmv weight gains were measurable at both 54 and 75% RH. In the presence of different levels of mixed carbonyl vapours at 75% RH, copper reacted mainly with formic acid. On the other hand, the reaction of lead was more complex. Acetic acid tends to form a thick white layer (composed mainly of plumbonacrite and possibly lead acetate compounds) on the lead surface, while formic acid tends to form a rather thin and darker layer of lead formate hydroxide. In the presence of formic acid, the action of acetic acid on lead was inhibited. At levels of formaldehyde up to 3 ppmv, no significant contribution of formaldehyde to the corrosion process on lead and copper was observed.The formation of corrosion products and the corrosion sensitivity of copper and lead were studied under experimental conditions in which formaldehyde (methanal), formic (methanoic) and acetic (ethanoic) acid concentration, relative humidity (RH) and duration of exposure were varied. Levels offormic acid above 0.4 parts per million based on volume (ppmv) affect the appearance of copper at 75% RH, and at levels above 4 ppmv the copper gains weight at both 54 and 75% RH. The main compound found on copper was cuprite, copper(I) oxide. Lead has a higher sensitivity to formic acid: at levels as low as 0.04 ppmv lead becomes darker, and at above O.1 ppmv weight gains were measurable at both 54 and 75% RH. In the presence of different levels of mixed carbonyl vapours at 75% RH, copper reacted mainly with formic acid. On the other hand, the reaction of lead was more complex. Acetic acid tends to form a thick white layer (composed mainly of plumbonacrite and possibly lead acetate compounds) on the lead surface, while formic acid tends to form a rather thin and darker layer of lead formate hydroxide. In the presence of formic acid, the action of acetic acid on lead was inhibited. At levels of formaldehyde up to 3 ppmv, no significant contribution of formaldehyde to the corrosion process on lead and copper was observed.La formation des produits de corrosion du cuivre et du plomb, ainsi que la sensibilité de ces deux métaux à se corroder, ont été étudiées en présence de formaldéhyde et d'acides formique et acétique, et ce, à différents temps d'exposition et différents taux hygrométriques (HR). Dans le cas du cuivre, l'acide formique affecte son apparence lorsque ce gaz est à des concentrations superieures à 0,4 ppmv et en présence de 75% HR. D'autre part, le gain en poids fut décelable lorsque les niveaux d'acide formique étaient supérieurs à 4 ppmv à 54 et 75% HR. Le principal composé trouvé sur le cuivre fut la cuprite. Par contre, le plomb a une plus grande sensibilité face à l'acide formique. A 54% et à 75% HR, avec une concentration d'acide formique aussi basse que 0,04 ppmv, le plomb se noircit, et au-dela de 0,1 ppmv, il y a un gain de poids observable. En presence de différentes concentrations de vapeur des trois carbonyles sous étude, le cuivre à 75% HR réagit principalement avec l'acide formique. Par contre, la réactivité du plomb est plus complexe. L'acide acétique tend à former une épaisse couche blanche (composée principalement de plumbonacrite et possiblement de composés acétates) sur la surface du plomb. Pour sa part, l'acide formique tend plutôt â former une couche sombre et mince d'hydroxy-formate de plomb. En présence d'acide formique, l'action de l'acide acétique sur le plomb fut inhibée. Avec des concentrations allant jusqu'à 3 ppmv, le formaldéhyde n'a montré aucune contribution au processus de corrosion du cuivre et du plomb à 75% HR.Zur Untersuchung der Korrosionsprodukte und der Korrosionsempfindlichkeit von Kupfer und Blei wurden Experimente durchgeführt, in denen die Konzentrationen der Schadgase Formaldehyd (Methanal), Ameisensäure (Methansäure) und Essigsäure (Ethansaure), die Relative Lufifeuchtigkeit (RH) sowie die Expositionsdauer varüert wurden. Bei Volumenanteilen von Ameisensaure uber 0,4 ppmv wurde bei 75% RH das Aussehen von Kupferoberflächen verändert, währen das Gewicht erst bei Anteilen von uber 4 ppmv bei 54% und 75% RH zunahm. Als hauptsächliches Korrosionsprodukt konnte auf der Oberfläche Kuprit (Cu20) festgestellt werden. Blei hat gegenüber Ameisensäure eine höhere Empfindlichkeit: Bereits bei Volumenanteilen unter 0,04 ppmv wird die Oberfläche dunkler, und bei 0,1 ppmv nimmt das Gewicht bei 54% und 75% RH messbar zu. Bei Anwesenheit verschiedener Konzentrationen unterschiedlicher Carbonylverbindungen reagiert Kupfer bei 75% RH vor allem mit Formaldehyd. Das Reaktionsverhalten von Blei war deutlich komplexer. Mit Essigsäure bilden sich dicke weiße Schichten vor allem aus Plumbonacrit und möglicherweise Bleiacetatverbindungen auf der Oberfläche, während Ameisensäure zur Bildung recht dünner dunkler Schichten von Bleiformiathydroxid führt. Bei Anwesenheit von Ameisensäure war das Korrosionspotential von Essigsäure inhibiert. Formaldehyd – Konzentrationen bis zu 3 ppmv hatten gemäß den Untersuchungen keinen signifikanten Einfluß auf das Korrosionsverhalten von Blei und Kupfer.Se ha estudiado la sensibilidad a la corrosión del cobre y del plomo, y los productos de corrosión formados sobre ambos metales, en distintas condiciones experimentales en las que se han variado las concentraciones de formaldehódo, ácido fórmico y ácido acético, la humedad relativa (HR) y el tiempo de exposición. El aspecto del cobre se altera en presencia de ácido fórmico en concentraciones iguales o superiores a 0,04 ppmv al 75% de HR, y se produce incremento de masa a partir de 0.4 ppmv, tanto al 54% como al 75% de HR. El principal producto de corrosión formado sobre el cobre es cuprita. El plomo muestra una mayor sensibilidad al ácido fórmico. Desde 0,04 ppmv el plomo se oscurece, y el aumento de masa es apreciable desde 0,1 ppmv en ambas humedades, 54% y 75% RH. En presencia de distintas combinaciones de los vapores orgánicos estudiados, el cobre reacciona principalmente con el ácido fórmico. Por otro lado, la reacción del plomo es más compleja. El ácido acético tiende a formar sobre la superficie del plomo una gruesa capa blanquecina (compuesta fundamentalmente por plumbonacrita y probablemente acetato de plomo), mientras que el ácido fórmico produce una capa fina y oscura de hidroxiformiato de plomo. En presencia de ócido fórmico, la accion del ócido acético sobre el plomo queda inhibida. No se ha observado un efecto apreciable del formaldehldo en la corrosión del plomo ni del cobre en concentraciones de hasta 3 ppmv y humedad relativa del 75%.