Kot eden najstarejših kovinskih materialov, ki jih uporabljajo ljudje, se baker zaradi svoje odlične električne prevodnosti, toplotne prevodnosti in odpornosti proti koroziji široko uporablja na številnih področjih, kot so elektrika, arhitektura, pomorski inženiring itd. Vendar pa tudi v najbolj idealnem okolju uporabe neizogibno pride do vrste fizikalnih in kemičnih sprememb v dolgoročnem-postopku uporabe bakra.
1. Površinska oksidacija: naravno oblikovana zaščitna plast
Najbolj intuitivna sprememba bakra, ki je dalj časa izpostavljen zraku, je sprememba površinske barve:
- Začetna faza (tedni do meseci): površina se postopoma spremeni iz svetlo oranžne-rdeče v temno rdečo.
- Srednja -faza (meseci do leta): nadaljnja sprememba v rjavo in vijolično.
- Dolgotrajna -stadija (več kot nekaj let): končno se oblikuje stabilna modro{1}}zelena ali temno zelena patina.
Patina, ki nastane zaradi naravne oksidacije, je pravzaprav gosta zaščitna folija bazičnega bakrovega karbonata, ki lahko učinkovito prepreči nadaljnjo korozijo notranjih kovin. Na področju arhitekture je to ključno za ohranjanje strukturne celovitosti bakrenih streh po sto letih.
2. Korozija na zrnatih mejah: postopen razvoj mikrostrukture
V določenem okolju se propadanje bakra začne z mikrostrukturo:
- Stresno korozijsko razpokanje (SCC)
Bakreni elementi, ki so izpostavljeni dolgotrajni-natezni napetosti, so nagnjeni k mikrorazpokam vzdolž meja zrn v posebnih medijih, kot sta amoniak in sulfid. Ta pojav je še posebej pogost pri ceveh izmenjevalnika toplote in električnih konektorjih in običajno traja 8–15 let, da se pokažejo očitni znaki.
- Dezincifikacijska korozija
Pri medenini (bakrove-cinkove zlitine) se cink pri dolgotrajni uporabi v morski ali slani vodi selektivno raztopi, pri čemer ostane porozen in krhek bakreni skelet. Ta proces se pogosto začne s površine in se širi navznoter s hitrostjo 0,01-0,1 mm na leto.
3. Sprememba mehanskih lastnosti zaradi staranja
Naravni razvoj moči in trdote
- Delovno{0}}kaljen baker: v prvih 3–5 letih se zaostala napetost postopoma sprosti in trdota se lahko zmanjša za 10–15 %.
- Žarjen baker: pod dolgotrajno-ciklično obremenitvijo bo prišlo do rahlega delovnega utrjevanja, trdnost pa se bo povečala za 5-8 %.
- Kritična prelomnica: običajno po 20-25 letih delovanja začne utrujenostna trdnost očitno upadati.
Indeks slabljenja plastičnosti:
Po dolgotrajni-rabi se raztezek bakra običajno zmanjša za 20-30 %, kar je še posebej očitno na območju hladnega upogibanja. Glede na statistiko elektroenergetike se lahko upogibna zmogljivost bakrenih vodil, ki se uporabljajo več kot 30 let, zmanjša za 40 %.
4. Počasna degradacija električnih zmogljivosti
Krivulja padanja prevodnosti:
- V standardnem atmosferskem okolju se prevodnost čistega bakra vsako leto zmanjša za približno 0,1-0,3 %.
- V 30-letnem ciklu je skupna izguba prevodnosti običajno med 5-8 %.
- At high temperature (>80 stopinj), se lahko hitrost razgradnje pospeši za 2-3 krat.
Možna tveganja zaradi kontaktne odpornosti:
Odebelitev oksidne plasti na površini bakrenega konektorja bo vodila do povečanja kontaktnega upora s stopnjo 1-2% na leto. To lahko povzroči lokalno pregrevanje na visokonapetostni električni priključni točki, kar lahko ogrozi varnost.
5. Okoljsko pospešeno staranje
Vpliv regionalnih podnebnih razlik:
- Industrijsko/morsko okolje: stopnja korozije je 3- do 5-krat večja kot v podeželskem okolju.
- Območja z visoko temperaturo in visoko vlažnostjo: proces staranja je 40-60 % hitrejši kot v zmernih območjih.
- Območja s pogostim kislim dežjem: hitrost uničenja površinske zaščitne plasti se poveča za 2-3 krat.
Vpliv podrobnosti namestitve:
- Stik različnih kovin: V neposrednem stiku z jeklom in aluminijem lahko galvanska korozija skrajša življenjsko dobo bakra za 30-50%.
- Voda v razpokah: stopnja korozije prekrivajočih se delov z dolgotrajnim-akumulacijo vode je več kot 10-krat večja kot na izpostavljeni površini.
