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总体概况

  黄铜在许多行业中有着较为广泛的应用,常用于制作冷凝管、热交换管以及制糖、制盐的蒸馏管等。在服役状态下,会受到各种因素(应力的作用、含有侵蚀性离子的溶液、含氧量、流速、溶液pH值等)的影响发生多种形式的腐蚀。在常见的腐蚀类型中,黄铜经常会发生脱成分腐蚀、应力腐蚀、点蚀和冲刷腐蚀,其中最常见的是脱成分腐蚀(主要是脱锌腐蚀)和应力腐蚀(包括应力腐蚀破坏和腐蚀疲劳)。 

 
  点蚀(pitting)是局部腐蚀的一种,指在金属表面部分地区出现向纵深发展的侵蚀小孔(一般孔深大于孔径),其余部分不腐蚀或者轻微腐蚀的现象。点蚀主要有以下四个破坏特征:(1)破坏高度集中。点蚀在钝态和非钝态金属表面上都能发生,但发生最多、危害最大的是钝态金属表面的孔蚀,在钝态金属表面上,腐蚀集中在狭小的孔内,孔外钝态金属表面腐蚀极小,点蚀造成的失重量是很小的。(2)点蚀分布不均匀,有的地方密集,有的地方稀疏,点蚀深度也各不相同。点蚀的深度和密度都与暴漏面积有关。试样表面积越大,出现某一深度蚀孔的概率越大。(3)蚀孔通常沿重力方向发展并向金属内部进行深挖,因此水平放置时试样表面蚀孔会较多。(4)点蚀的发生有一定的孕育期,孕育期越长代表引发点蚀的速率越小。
 
  在钝态金属表面,点蚀会优先在一些较为敏感的位置上形成,这些敏感位置有晶格缺陷、晶界、非金属夹杂、保护膜或钝化膜的薄弱点等。当溶液中含有活性离子,例如Cl-、S2-,这些活性离子很容易在这些敏感位置上吸附,将氧原子排挤掉,使钝化膜局部破坏,从而使钝化膜的溶解、生成动态平衡打破。钝化膜局部溶解,露出基体金属,形成点蚀核,点蚀核长大便成为宏观的蚀孔,并不断向金属内部深挖,点蚀不断增大直至穿孔。
 
  关于铜在充气供水中的点蚀,Cornwell等人提出如下腐蚀机制[27]:
 
  Cu+ + Cl- = CuCl
 
  CuCl经过水解生成Cu2O,这种物质会在金属表面沉淀:
 
  2CuCl + H2O = 2Cu2O + 2HCl
 
  维持阳极溶解过程的阴极反应是氧气的还原:
 
  O2 + 2H2O + 4e = 4OH-
 
  要使腐蚀进行下去,在阴极区生成的氢氧根离子必须被去除。这种过程在酸性供给水或含有碳酸氢根离子的水中发生的更快:
 
  OH- + HCO3- = CO32- + H2O
 
  最终的反应会导致由碳酸钙和碱式碳酸铜组成的混合沉淀。
 
  点蚀的预防可以通过加入抑制剂来实现。抑制剂对点蚀的抑制效果可以通过测量点蚀电位来评估。在欧洲和日本,通常采用亚铁离子注入的方法来保护污水中的铝、黄铜和白铜管件[27],亚铁离子的保护作用,是由于Fe2+-FeOOH氧化还原电偶,能够使管件表面的电位高于保护电位,且保护电位对铜合金及含有氯化物的水溶液同样有效。同时,当亚铁离子在水中被直接溶解氧化形成胶体时,在电泳的作用下,这些胶体会黏附到管件壁上形成由FeOOH组成的保护膜。除了注入亚铁离子进行保护之外,保证氧或氧化性溶液的均匀性,避免卤素离子集中,搅拌溶液和避免有液体不流动的小块区域,在腐蚀性介质中加入钝化剂,采用阴极保护等方法都是行之有效的防止点蚀的方法。在这些方法中,采用阴极保护的方法在工程中经常用到。V. F. LUCEY在对供给水中铜的腐蚀机理进行研究中,采用将铝作为阳极的牺牲阳极的阴极保护法,将铜的电位控制在90mV以下,避免了点蚀的发生。有依据表明,通过把低碳钢、锌或铝与阴极保护下的不锈钢进行电偶合,将不会在海水中出现点蚀。