铜在各种环境中的腐蚀研究论文

影响铜及其合金腐蚀的因素有材料因素(包括成分、杂质、第二相及热处理、表面状态、变形和应力等)和环境因素(包括腐蚀环境如大气、土壤、海水、工业酸碱盐有机溶剂等及环境因素的影响如介质的pH值、介质的成分和浓度、介质的温度和压力、介质流动速度、电偶、环境的细节和可变化的影响等)。铜的腐蚀按照其使用地点和腐蚀介质可分为大气腐蚀、水中腐蚀、土壤腐蚀，铜的腐蚀产物一般为氧化物、硫酸盐和氯化物。大气腐蚀 当铜暴露于大气之中，其表面通常形成绿棕色或者蓝绿色的腐蚀薄层，称为铜绿。铜在大气中的腐蚀主要受到气候条件、大气中有害气体及悬浮物的影响。气候条件包括大气相对湿度、气温及日光照射、风向、风速等。大气中有害气体及悬浮物主要指SO2、NH3、H2S等腐蚀性气体及盐的细小尘埃。Lobnig R E发现, 如果大气中只含SO2或只含水分，铜的腐蚀行为没有多大变化，但如果二者都存在，且相对湿度超过75%，腐蚀是显著的。这主要是因为在铜表面上吸附水膜下SO2增加了阳极的去钝化作用，在高湿度条件下，由于水膜凝结增厚，SO2参与了阴极的去极化作用，尤其是当SO2的质量分数>时，此作用明显增大，因而加速了腐蚀的进行。虽然大气中SO2含量很低，但它在水溶液中的溶解度很大，SO2溶于水膜生成的H2SO3是强去极化剂，对大气腐蚀有加剧作用。 水中腐蚀 铜及铜合金在在水中的腐蚀可分为纯水腐蚀和海水腐蚀。铜及铜合金在含氧纯水中的腐蚀是吸氧腐蚀，在一定条件下，阳极反应产生的Cu2O可在铜表面形成完整的保护膜，其表层的Cu2O在水中溶解氧的作用下被部分氧化成CuO。因此，铜表面的氧化物保护膜具有双层结构，其内层为Cu2O，外层则由Cu2O和CuO组成。铜表面这种保护膜的形成防止了铜在水中的进一步腐蚀，其完整性和稳定性也就决定了铜在水中的腐蚀速度。铜及铜合金在海洋环境中以均匀腐蚀为主，其中全浸区最重，潮汐区次之，飞溅区最轻。通过铜及其合金的长期暴露试验[7]发现，随着暴露时间增加，铜及铜合金平均腐蚀速度降低，然而随着海水温度升高，多数铜及其合金在全浸区平均腐蚀速度会增加，在潮汐和飞溅区，腐蚀速度会下降。 土壤腐蚀 铜是一种耐土壤腐蚀的材料，一般情况发生均匀腐蚀。王永红等人[8]采用试件自然埋藏法对内陆盐土地铜的腐蚀进行了研究，发现Cl-、SO42-及土壤微生物使铜表面发生了严重的点蚀，经过一的实验，试件表面布满蚀坑，最大腐蚀孔深度为，平均腐蚀率为 g/(dm2・a)。铜在内陆盐土中呈局部斑点腐蚀，同时还注意到铜的土壤腐蚀具有季节周期性，其腐蚀率最小值发生在秋冬季(11月至1月)。