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千年銅器至今完好 強(qiáng)大的抗耐腐蝕能力

時間:2019/10/1 21:07:31  來源:小8說檢驗(yàn)檢測

  1銅的耐蝕性

  銅的電極電位為0.34V±0.01V,比氫高,是電位較正的金屬,一般環(huán)境下銅的化學(xué)穩(wěn)定性較高。在酸性溶液中不會置換氫,電化學(xué)腐蝕一般不發(fā)生放氫反應(yīng),在非氧化性酸和不充空氣或氧的酸溶液中幾乎不受腐蝕。但在氧化性硝酸和濃硫酸中則迅速溶解,在濃鹽酸或氨水中易生成絡(luò)合離子而溶解,銅易溶于氰化物。

  銅離子濃度對其電位影響較大,攪拌溶液或加大流速會使銅的電極電位強(qiáng)烈地移向負(fù)方,銅表面被高速流動溶液沖刷的區(qū)域是陽極。在溶液中加入絡(luò)合離子也會使電極電位移向負(fù)方。

  許多銅合金暴露于氨或銨鹽氣氛中時會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂。含鋅大于15%的黃銅最為敏感,銅和大多數(shù)不含鋅或含鋅量低的銅合金,對應(yīng)力腐蝕并不敏感,由于應(yīng)力腐蝕開裂除了有對應(yīng)力敏感的材料外,還需要拉應(yīng)力和合適的介質(zhì),去除其中一個環(huán)節(jié)能控制應(yīng)力腐蝕斷裂的發(fā)生。

  含鋅銅合金中的鋅是比銅更活潑的金屬,容易選擇性地從合金中去除,形成脫鋅腐蝕。含鋅量大于15%的銅鋅合金最容易脫鋅,留下多孔易脆的銅。

  銅能和許多元素形成固溶體,因此銅合金的組織很多是單相的,合理選擇銅合金通常比純銅的耐腐蝕性更好,因?yàn)?,它既有基體銅的熱力學(xué)穩(wěn)定性,又有添加成分形成的表面保護(hù)膜的穩(wěn)定性。

  2大氣及氣體腐蝕

  銅及銅合金在各種大氣下都具有良好的耐腐蝕性,暴露在空氣中時,表面會與空氣中的氧反應(yīng),迅速形成一層致密的氧化物薄膜,對基體起保護(hù)作用。這種氧化物薄膜主要是Cu2O。在一般大氣中可生成孔雀石,在某些特殊的惡劣環(huán)境中,例如H2S、SO2、NH3等污染的潮濕大氣中,銅合金會加速腐蝕,并容易出現(xiàn)腐蝕斑點(diǎn)。

  銅在還原性氣體中,例如CO、H等,表面會受到保護(hù),但在400℃以上會引起氫脆。銅在空氣中加熱時,從低溫到高溫,氧化的顏色逐漸變化,低溫下氧化生成紅色氧化亞銅,隨著溫度升高生成黑色氧化銅,在更高溫度時,氧化銅會分解生成氧化亞銅和游離氧。

  合金元素對銅合金的耐大氣和氣體腐蝕有一定的影響:鈹、鋁、鎂能強(qiáng)烈抑制和降低銅合金的氣體腐蝕;硅、錫、鋅能明顯地抑制腐蝕;鈣、鋰、鈦能稍微抑制腐蝕;錳、鐵、鎳、磷沒有影響;鉻、鈰、砷能顯著增大氣體腐蝕。

  3水溶液腐蝕

  水溶液腐蝕一般遵循電化學(xué)機(jī)制。當(dāng)金屬與電解質(zhì)溶液接觸時,在金屬表面形成腐蝕原電池。金屬表面存在第二相、夾雜物、缺陷、晶粒位向差、成分不均勻、局部應(yīng)力等而形成陽極區(qū)和陰極區(qū),陽極區(qū)和陰極區(qū)存在電位差,水溶液參與形成電解質(zhì)和電流通道,發(fā)生氧化還原反應(yīng),使界面處的金屬變?yōu)殡x子、絡(luò)離子而溶解,或者生成氧化物或氫氧化物使金屬遭到破壞。

  由于這些陽極區(qū)和陰極區(qū)尺寸很小且數(shù)量眾多,而且相間分布,所以基本上發(fā)生均勻腐蝕,腐蝕產(chǎn)物也會均勻覆蓋在金屬表面上。若陽極固定在一個位置,則會發(fā)生局部腐蝕,例如點(diǎn)蝕或脫鋅。

  銅合金廣泛應(yīng)用于水管和冷凝管,要經(jīng)受河水、海水、地下水等天然水的腐蝕,一般情況下,淡水的腐蝕性比海水輕,污染水的腐蝕性比較嚴(yán)重。

  污染水中由于含有硫化氫等而引起點(diǎn)蝕,海水中含硫化物1~2ug/g,就會引起腐蝕加速。某些耐蝕的銅合金,耐海水腐蝕性主要依賴于表面生成的一層穩(wěn)定的保護(hù)膜。在海水中由于海生物在銅管內(nèi)附著腐爛分解沉積下來而發(fā)生局部腐蝕或點(diǎn)蝕,當(dāng)水的流速過低或停機(jī)使用時,附著比較嚴(yán)重。另外在銅管的端部,由于水的渦流和氣泡破裂,造成沖擊腐蝕。水中含有堅硬的懸浮物,劃傷管內(nèi)表面膜而引起砂蝕。

  銅在酸性水溶液中,不置換氫,在非氧化性條件下實(shí)際上不會腐蝕,但大多數(shù)溶液中都含有空氣,都可能進(jìn)行陰極去極化作用而發(fā)生腐蝕。在氧化性酸中則迅速腐蝕。銅在很大范圍內(nèi)能耐堿性溶液腐蝕,但在熱的濃堿溶液中則明顯腐蝕。由于氨能導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕,所以銅合金一般不在含氨的介質(zhì)中使用。

  這就是為什么,古墓中青銅器能保存千年,日常使用的銅產(chǎn)品也能耐腐蝕。

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