铜合金腐蚀(Corrosion of Copper Allov)是铜合金在与大气和海洋环境相互作用的过程中,表面能生成钝态或半钝态的保护薄膜,使多种腐蚀受到抑制。
信息介绍
铜合金腐蚀(Corrosion of Copper Allov)是铜合金在与大气和海洋环境相互作用的过程中,表面能生成钝态或半钝态的保护薄膜,使多种腐蚀受到抑制。
分类
铜合金在一般介质中以均匀腐蚀为主,在有氨存在的溶液中有较强的应力腐蚀敏感性,也存在
电偶腐蚀、点蚀、磨损腐蚀等局部腐蚀形式。黄铜脱锌、铝青铜脱铝,白铜脱镍等脱成分腐蚀是铜合金独有的腐蚀形式。
大气腐蚀
金属材料的大气腐蚀主要取决于大气中的水汽和材料表面的水膜。金属大气腐蚀速度开始急剧增加时的大气相对湿度称为临界湿度,铜合金与其他很多金属的临界湿度在50%~70%之间,大气中的污染对铜合金的腐蚀有明显的增强作用。城市工业大气的C02,SO2,NO2等酸性污染物溶解于水膜中,发生水解,使水膜酸化和保护膜不稳定。植物的腐烂和工厂排放的废气,使大气中存在氨和硫化氢气体,氨明显加速铜和铜合金的腐蚀特别是应力腐蚀。
海洋环境腐蚀
铜合金在海洋环境的腐蚀除了海洋大气区之外,还有海水飞溅区、潮差区和全浸区等。
铜合金在海水飞溅区的腐蚀行为和在海洋大气区的十分接近。对苛刻的海洋大气具有良好抗蚀性的任何一种铜合金,在飞溅区也会有良好的耐蚀性。飞溅区提供了充分的氧气对钢的腐蚀起到加速作用,但可使铜及铜合金更容易保持钝态。暴露于飞溅区铜合金的腐蚀速度通常不超过5μm/a。
暴露于全浸区铜合金的腐蚀速度最快。其耐蚀性受海水温度、流速、海洋生物附着、泥沙冲刷沉积和海水污染情况的影响较大。材料的加工状态也是十分敏感的影响因素。
铜镍合金、铝黄铜、铝青铜、锡青铜、海军黄铜等是在全浸区耐蚀性优良的铜合金材料。多数铜合金在全浸区都具有优良的抗海洋生物附着性能。而铝黄铜等其他抗污性能差的铜合金,在附着的海洋生物下容易产生局部腐蚀。
潮差区腐蚀
铜和铜合金在潮差区受到的腐蚀,比全浸区轻,比飞溅区重,以均匀腐蚀为主,也有局部腐蚀发生。有些现象,如在潮差区,紫铜出现坑蚀,高锌黄铜出现严重脱锌等,都和全浸区的腐蚀结果类似;锡青铜在潮差区的耐蚀性却不如其他铜合金,这情况与铜tong飞溅区及海洋大气的腐蚀结果类似,而不同于全浸区的耐蚀性排序。
铜镍合金,铝黄铜等钝化能力较强的铜合金,在潮差区的腐蚀速度比全浸区的明显下降。
应力腐蚀
黄铜的季裂是铜合金应力腐蚀的典型代表。季裂发现于20世纪初,是指弹壳上向弹头皱缩的部位出现裂纹。这种现象常发生在热带,特别是在阴雨季节,因此称为季裂。因为与氨或氨的衍生物有关,故也称氨裂。事实上,氧及其他氧化剂的存在,水的存在,也都是黄铜发生应力腐蚀的重要条件。能引起铜合金发生
应力腐蚀断裂的其他环境有:受到SO2严重污染的大气、淡水、海水;用来清洗部件的硫酸、硝酸、蒸汽以及酒石酸、醋酸、柠檬酸等水溶液、氨和水银等。
脱成分腐蚀
黄铜脱锌是铜合金脱成分腐蚀中最典型的一种,它可以伴随应力腐蚀过程同时发生,也可以单独发生。脱锌有两种形式:一种是层状脱落型脱锌,呈均匀腐蚀的形式,对材料使用相对危害性小;另一种是纵深栓状发展型脱锌,呈坑状腐蚀形式,使材料强度明显下降,危害性较大。
发展展望
铜合金腐蚀行为的研究,正在从两个方面发展,即介质的腐蚀性研究和铜合金自身腐蚀敏感性研究,二者相辅相成,推动着铜合金的研究发展及更广泛的应用。针对一定的腐蚀介质,确定使用寿命及价格都满足要求的合金称为选材,这方面的工作在铜合金的工程需求下必将继续开展。缓蚀剂的研究也将是这方面工作的一部分。改变铜合金腐蚀敏感性的研究又可分为开发耐蚀新合金,改进传统合金的加工热处理工艺以及通过表面处理提高耐蚀性能。在铜合金冷凝管中,国外有耐污染海水的AP青铜,中国在加砷黄铜HSn70一1A的基础上研制出加砷加硼的HSn70一1B新牌号,使黄铜脱锌得到进一步改善。经过适当加工热处理工艺使铜镍合金避免出现非连续沿晶析出,可大大提高传统白铜材料的抗局部腐蚀性能。对铜合金晶界结构与耐蚀性关系的研究,有望将铜合金的耐腐蚀性能提高一个较大的幅度。
在表面处理方面,黄铜抗变色抗季裂的表面处理,尚未有理想的配方和工艺,尚需进一步研究和开发。事实上,铜合金的表面预成膜处理对延长其使用寿命非常重要,这方面的研究工作尚需投入更多的力量,而研究成果的推广应用同样不可忽视。