Influence des conditions de traitement sur la contamination du cuivre, cinétiques et nature des produits formes

Laboratoire de Chimie des Solides, U.E.R. Sciences, Université d'Orléans, 45046 Orléans Cedex, France.

Résumé

Détermination de l'influence des conditions de traitement des échantillons de cuivre (température, temps, concentration en H₂S, taux d'humidité, présence de Cu₂O en surface) sur les cinétiques de contamination et sur la nature des produits formés. Selon les conditions on observe la formation d'un seul composé Cu₂S ou deux composés Cu₂S et Cu₂O. La cinétique de croissance de la couche de CU₂S est en général linéaire au départ puis un amortissement dépendant du taux d'humidité intervient. La présence d'une couche de Cu₂O avant sulfuration ralentit les cinétiques sans changer le type de loi.

Abstract

The influence of experimental conditions (temperature, duration, H₂S concentration, humidity ratio) on the kinetics of contamination of copper samples and on the nature of the products formed has been determinated.

At 25°C in dry air (|H₂S| < 0,5 ppm) and in humid air (|IH₂S| < 1 ppm) two compounds Cu₂O and Cu₂S are formed. Cu₂O has been identified by electron diffraction, glow discharge spectroscopy, X.P.S. and electrochemical reduction. In this case, Cu₂S crystallizes in a body-centered tetragonal lattice which is not indexed in the A.S.T.M. tables. In others experimental conditions, only orthorhombic Cu₂S is formed (chalcocite or djurleite).

Whatever the H₂S concentration may be, the rate of growth of the Cu₂S layer during the initial linear stage is not influenced by the humidity ratio. The decrease of rate which takes place after this initial stage is more perceptible in dry atmosphere than in humid atmosphere.

Between 25 and 75°C, the temperature has no influence on the kinetics of copper sulphidation in air containing 0,1 ppm of H₂S.

If a Cu₂O layer has been formed by oxidation of the surface before sulphidation, the kinetic laws of formation of Cu₂S are kept up but a decrease of rate is observed.