保護膜形成メカニズム
鋳造鉄では、銅は表面酸化物膜の形成に関与できます。材料が空気または他の腐食性培地にさらされると、銅は酸素と反応します。銅原子は優先的に酸化されており、主に産卵鉄の表面に酸化銅（CuO）と酸化銅（Cu₂O）で構成される保護膜を形成します。たとえば、湿った空気では、反応は特定の化学式に従う可能性があります（特定の方程式は複雑であり、さまざまな要因に依存する可能性があり、簡単にするために、ここでは詳しく説明されていません）。この保護フィルムは、酸素と水分が延性鉄の内部にさらに浸透するのを防ぐことができ、それにより腐食の進行が遅くなります。
酸化鉄と比較して、酸化銅は比較的良好な密度です。この密な保護膜は、腐食性媒体を延性鉄マトリックスから効果的に分離し、物理的な障壁として機能します。さらに、この保護フィルムは、ある程度自己修復することもできます。保護膜が部分的に損傷している場合、周囲の銅原子は酸素と反応し続けて保護膜を改革し、それによって保護機能を維持します。
変化する微細構造の効果
鋳造乳酸の銅は、マトリックス組織の微細構造を変化させる可能性があり、それにより耐食性に影響します。銅の延性鉄のフェライトマトリックスに溶解して固体溶液を形成すると、格子の歪みを引き起こします。この格子の歪みは、鉄原子の活性を低下させ、腐食性培地における鉄原子の反応性を弱めることができます。たとえば、酸性媒体では、銅の存在は鉄原子の周りの電子雲の分布を変化させ、水素イオン（Hプラス）が鉄原子と反応することを困難にし、それにより鉄の腐食を減らします。
銅は、延性鉄のグラファイト結節を洗練し、グラファイト結節の分布をより均一にすることもできます。腐食プロセス中、グラファイト結節の周りのマトリックス構造は電気化学腐食を起こしやすいです。均一に分布したグラファイト結節は、均一な微細構造が腐食電流をより均一にすることができるため、局所腐食の発生を減らすことができます。
他の要素との相乗効果
他の合金化元素（ニッケル、クロムなど）が鋳造乳管に存在する場合、銅はこれらの元素と相乗的に作業して腐食抵抗を改善できます。たとえば、ニッケル自体は延性鉄の耐食性を改善できるため、銅とニッケルはより安定した耐食性合金システムを形成する可能性があります。結合すると、延性鉄の表面に形成される保護膜は、より複雑で安定しています。塩化物などの腐食性媒体を含む環境では、この相乗効果は、孔食と隙間の腐食の発生を効果的に阻害する可能性があります。
さらに、銅とクロムは相乗効果もあります。クロムは、延性鉄の表面に酸化クロム（cr₂o₃）の密な保護膜を形成することができ、銅の存在はこの保護膜の安定性を高めることができます。さらに、銅はマトリックス内のクロムの均一な分布をある程度促進することができ、延性鉄面全体の耐食性が改善されます。高温腐食環境では、この相乗効果はより明白であり、延性鉄の酸化や硫化などの腐食現象を効果的に防ぐことができます。
腐食抵抗に対する含有量の影響
適切な量の銅含有量は、キャスト延性鉄の腐食抵抗に大きな影響を及ぼします。一般的に言えば、銅含有量が0。この範囲内で、銅は保護膜の形成に効果的に関与し、マトリックスの微細構造にプラスの効果をもたらすことができます。たとえば、海洋環境では、1％銅を含むキャスト延性鉄の腐食抵抗は、銅のない延性鉄の耐久性鉄と比較して大幅に増強され、腐食率は約30％から50％減少できます。
ただし、銅の含有量が高すぎると、耐食性に悪影響を与える可能性があります。過度の銅含有量は、延性鉄の内部に銅が豊富な相を形成する可能性があります。これは、腐食プロセス中に局所腐食のアノードとして機能し、腐食の発生を加速する可能性があります。さらに、過度の銅含有量は、不均一な組織を引き起こし、機械的特性の低下など、延性鉄の他の特性にも影響を与える可能性があります。
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