Rostet Kupfer? Warum wird Kupfer grün?

Kupfer ist ein in verschiedenen Branchen weit verbreiteter Werkstoff. Seine hervorragende elektrische Leitfähigkeit macht es ideal für die Herstellung von Drähten. Hersteller halten es zudem für CNC-bearbeitbar. Viele stehen Kupfer jedoch skeptisch gegenüber, da sie Rost befürchten. Daher stellte sich die Frage: Rostet Kupfer?

 

Produkte aus rostanfälligen Materialien sind nicht langlebig. Daher sind sie bei Herstellern und Kunden nicht beliebt. Daher ist es wichtig zu wissen, ob Kupfer rostet. So können Sie entscheiden, ob dieses Material für Sie geeignet ist. In diesem Artikel befassen wir uns mit dem Thema Rost bzw. Korrosion von Kupfer. Los geht’s!

 

Was ist Rust?

Es mag ein einfacher Begriff sein, aber fast jeder interpretiert ihn falsch. Rosten und Korrosion werden oft als dasselbe angesehen, aber das ist falsch.

 

Rosten ist eine Korrosionsart, die speziell bei Eisen oder eisenhaltigen Materialien auftritt. Wenn Eisen mit Sauerstoff reagiert, bilden sich rötlich-braune Flocken, sogenanntes Eisenoxid (Fe₂O₃). Diese Oxidschicht, allgemein als Rost bekannt, kann die Qualität der Materialien beeinträchtigen. Materialien ohne Eisen rosten nicht.

 

Wie Sie wissen, enthält Kupfer kein Eisen in nennenswertem Anteil. Daher bildet es keine Eisenoxidschicht und rostet daher nicht. Rosten wird oft mit Korrosion verwechselt. Korrosion ist die Zersetzung von Materialien durch chemische Reaktionen. Wenn Material beispielsweise in Salzwasser liegt, beginnt es zu zerfallen und zu korrodieren.

 

Dieses Material ist jedoch korrodiert, aber nicht verrostet. Bedenken Sie, dass jedes Material korrodieren kann, Rosten jedoch nur bei eisenhaltigen Materialien auftritt. Korrosion ist ein weit gefasster Begriff, der Materialschäden jeglicher Art verursacht. Rost hingegen ist eine Korrosionsart, die bei eisenhaltigen Materialien wie Stahl auftritt.

 

Korrodiert Kupfer?

Ja, Kupfermaterialien können korrodieren. Allerdings ist Korrosion nicht schnell, sondern kann Jahre dauern. Beispielsweise bleibt ein Kupferprodukt in den ersten vier bis fünf Jahren in der Regel in gutem Zustand. Danach setzt aufgrund von Feuchtigkeit, Salzwasser und anderen Faktoren allmählich Korrosion ein.

 

Wenn Kupfer Luft oder Feuchtigkeit ausgesetzt wird, korrodiert es nicht sofort. Kupfer reagiert mit Sauerstoff, was zu einer chemischen Reaktion führt. Infolge dieser chemischen Reaktion bildet sich eine Kupferoxidschicht. Dieses Kupferoxid, CuO, verbleibt auf der Kupferoberfläche, wenn es Kohlendioxid und anderen Karbonaten ausgesetzt wird.

 

Durch die Einwirkung von Luft oder Feuchtigkeit verfärbt sich die Kupferoxidschicht grünlich. Diese grüne Kupferoxidschicht wird Patina genannt. Interessanterweise spielt diese Patina eine Schlüsselrolle beim Korrosionsschutz des Kupfers. Die Patina auf dem Kupfer verhindert, dass weitere Feuchtigkeit oder Sauerstoff mit dem Kupfer in Kontakt kommen.

 

Kupfer kann nicht mit Sauerstoff reagieren und korrodieren, daher bleiben diese Patinaschichten viele Jahre lang in gutem Zustand. Durch äußere Einflüsse wie Hitze und UV-Strahlung beginnt diese dünne Patinaschicht jedoch mit der Zeit zu zerfallen. Sobald diese Schicht abgebaut ist, kommt Sauerstoff mit dem Kupfer in Kontakt. Kupfer reagiert mit dem Sauerstoff, und es beginnt eine Oxidationsreaktion.

 

Das Kupfer zersetzt sich, bevor sich die zweite Patinaschicht bildet. Bevor sich die Schicht erneuert, korrodiert ein Teil des Kupfers. Dieser Korrosionsprozess verläuft jedoch sehr langsam, und es dauert viele Jahre, bis das Material vollständig zersetzt ist. In der Regel halten Kupferprodukte 7 bis 25 Jahre.

 

Warum verfärbt sich Kupfer grün?

 

Kupfer verfärbt sich durch die Bildung einer Patinaschicht grün. Die Farbe des Kupfers bleibt unverändert, d. h. orange-grün. Auf der Kupferoberfläche bildet sich eine zusätzliche dünne Patinaschicht. Diese Schicht ist grün und befindet sich auf dem Kupfer. Dadurch erscheint das Kupfer grünlicher.

 

Die Farbe von reinem Kupfer ist in der Regel rötlich-orange. Bei Kontakt mit Sauerstoff bilden sich Kupferoxidschichten. Kupferoxid (CuO) hat eine dunkelbraune Farbe. Diese Kupferoxidschicht bleibt jedoch Kohlendioxid und Schwefelverbindungen ausgesetzt. Dadurch verändert sich die Farbe des Kupferoxids von dunkelbraun zu einem grünlichen Farbton.

 

Diese Schicht, die sogenannte Patina, schützt die Kupferoberfläche vor Korrosion. Das Kupfer unter der Patina bleibt unverändert, d. h. rötlich-orange. Die Patina auf der Kupferoberfläche ist jedoch grünlich. Dadurch wirken Kupfermaterialien attraktiver.

 

Mit der Zeit beginnen die Patinaschichten zu schwächen und zu zerfallen. Ist diese Schicht zerstört, kommt das ursprüngliche, rötlich-orange Kupfer zum Vorschein. Das bedeutet, die Farbe des Kupfers selbst verändert sich nicht. Stattdessen erscheint Kupfer aufgrund der Patina auf seiner Oberfläche grünlich. Der Abbau der Patinaschicht erfolgt jedoch langsam und dauert viele Jahre.

 

Wie lange dauert es, bis Kupfer rostet?

Die Lebensdauer von Kupfermaterialien lässt sich nicht pauschal beantworten. Sie kann zwischen drei und 30 Jahren liegen. Die Haltbarkeit hängt von der Pflege ab. Bleibt Kupfer Salzwasser oder Chemikalien ausgesetzt, korrodiert es schneller und umgekehrt.

 

Wie bereits erwähnt, reagiert Kupfer bei Kontakt mit Sauerstoff. Dadurch bildet sich eine Kupferoxidschicht. Diese verfärbt sich später grün und wird Patina genannt. Sie spielt eine wichtige Rolle beim Korrosionsschutz. Auch andere Chemikalien und Salzwasser können Kupfer nicht direkt berühren.

 

Der Grund dafür ist, dass die Patina die Kupferoberfläche bedeckt. Dadurch bleibt das Kupfer sicher und hält länger. Sie sollten Kupfer jedoch pflegen und darauf achten, dass die Patinaschicht nicht abgetragen wird. Setzen Sie Kupferprodukte außerdem keiner Hitze oder UV-Strahlung aus. Bei richtiger Pflege und Wartung hält Kupfer in der Regel zwischen fünf und 25 Jahren.

 

Zusammenhang zwischen Patina (Korrosion) und CNC-Bearbeitung von Kupfer

 

Kupfer ist ein beliebtes Metall für die CNC-Bearbeitung. Es verfügt über zahlreiche gute Eigenschaften, die es leicht zu schneiden und zu formen machen. Die spröde Patinaschicht kann jedoch einige Herausforderungen mit sich bringen. Generell ist die CNC-Bearbeitung von Kupfer ein reibungsloser und unkomplizierter Prozess.

 

Sehen wir uns genauer an, wie sich Korrosion auf die CNC-Bearbeitung von Kupfer auswirkt:

 

1. Oberflächenverunreinigungen verursachen Werkzeugverschleiß

Wie bereits erwähnt, reagiert Kupfer mit Sauerstoff und bildet eine Patinaschicht. Diese Schicht ist dünn, aber sehr haltbar und stark. Darüber hinaus ist sie abrasiv und komplexer. Das Aufbrechen und Schneiden dieser Schicht ist nicht einfach.

Daher kann die CNC-Bearbeitung bei Kupfer mit Patinaschicht etwas anspruchsvoller sein. Die Werkzeuge, die das Material schneiden, können durch die Härte der Patinaschicht auf der Kupferoberfläche beschädigt werden. Darüber hinaus wird die Präzision der CNC-Bearbeitung beeinträchtigt, wenn die Werkzeuge zuerst die Patinaschicht und dann das Kupfermaterial schneiden.

 

2. Ungleichmäßiges Schneidverhalten

Glattes Material lässt sich mit CNC-Maschinen problemlos schneiden und formen. Hartes Material kann das Schneiden jedoch sehr anspruchsvoll gestalten. Die Patina auf der Kupferoberfläche ist sehr hart.

Beim Schneiden kann es zu Fehlfunktionen der Fräser und damit zu einem fehlerhaften Schnitt kommen. Kupfer selbst ist weich, Patina hingegen hart. Wenn Fräser beim Patinaschneiden mehr Kraft ausüben, schneiden sie zwar. Sie können dies jedoch nicht kontrollieren und es kann zu einem fehlerhaften Schnitt im Kupfer kommen. Dies kann zu einer ungleichmäßigen Schnittqualität führen.

 

3. Die nichtmagnetische Natur von Kupfer beeinflusst die Spanablagerung

Dieser Punkt hat nichts mit Korrosion oder Patina zu tun, sondern ist für die Kupferbearbeitung von entscheidender Bedeutung. Kupfer ist bekanntlich ein nichtmagnetisches Metall, das nicht an Magneten haftet. CNC-Maschinen verfügen über ein Spanabfuhrsystem.

Beim Schneiden werden die Materialstücke vom Spansammelzentrum, einem Magneten, angezogen. Beim Schneiden von Kupfer sammeln sich die Späne jedoch nicht an einem einzigen Punkt. Sie werden nicht vom Magneten in den Spanabsaugungszentren angezogen. Daher muss der Bediener die Späne manuell aus den Maschinen entfernen.

 

4. Reibung ist kein großes Problem

Der Schmelzpunkt von Kupfer liegt bei 1.085 °C, was als sehr hohe Temperatur gilt. Bei der CNC-Bearbeitung erzeugen Schneidwerkzeuge beim Schneiden und Formen von Kupferwerkstoffen Wärme. Da Kupfer einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, wird es durch die von den Schneidwerkzeugen erzeugte Hitze nicht beeinträchtigt. Stattdessen verfügt Kupfer über eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit. Dadurch leitet es die Wärme schnell ab und unterstützt die CNC-Bearbeitung.

 

Häufig gestellte Fragen

 

Was passiert mit Kupfer, anstatt zu rosten?

Kupfer rostet nicht, da es kein Eisen enthält. Es korrodiert jedoch, wenn es Salzwasser oder anderen chemischen Reaktionen ausgesetzt wird.

 

Ist Patina schädlich für Kupfer?

Nein! Die Patinaschicht ist für Kupferwerkstoffe unschädlich. Im Gegenteil, sie schützt und schirmt Kupfer vor Korrosion ab.

 

Rostet Kupfer, wenn es nass wird?

Nein, Kupfer rostet nicht, auch nicht, wenn es nass wird. Bleibt Kupfer jedoch längere Zeit in Salzwasser, korrodiert es. Diese Korrosion ist jedoch ein sehr langsamer und zeitaufwändiger Prozess.

 

Fazit

 

Kupfer ist ein wichtiger Werkstoff in der Fertigungsindustrie. Seine Verwendung ist in verschiedenen Branchen weit verbreitet. Seine gute Leitfähigkeit macht Kupfer zu einem bevorzugten Werkstoff für Kabel und Elektronik. Trotz seiner Beliebtheit irritiert es viele, dass es rostet und korrodiert.

 

Es wird allgemein angenommen, dass Kupfer nicht rostet. Stattdessen korrodiert Kupfermetall mit der Zeit. In diesem Artikel habe ich auch die Bildung einer Patinaschicht erläutert, die Kupfer vor Korrosion schützt. Sie erfahren außerdem, wie sich Korrosion auf die CNC-Bearbeitung auswirkt.