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黄铜脱锌腐蚀为哪般?

2020-05-19 15:51:52 

黄铜由于具有良好的力学性能、工艺性能、导电导热性能与耐蚀性能,广泛应用于机械设备制造中,如换热器铜管、汽车水箱等。但黄铜在使用过程中存在选择性腐蚀——脱锌现象。

不锈钢脱锌腐蚀

某公司生产的三角阀在使用过程中发生断裂,材料为H57-4,从断裂宏观形貌可见,断裂位于螺纹处,断口附近未见明显塑性变形,局部内表面可见机械损伤。

三角阀断口分析试件

螺栓断口宏观试件

采用扫描电子显微镜和能谱仪对断口进行形貌及微区成分分析,断面可见沿晶形貌,表面存在覆盖物,经能谱分析除基体元素外主要为O。

断口金相情况观察

对断口附近金相分析发现,断面附近抛光态可见存在脱锌现象及分支裂纹,腐蚀态可见裂纹大部分沿β相扩展。

断口机械划伤金相分析

断口机械划伤机体外露


断口附近内表面机械划伤处可见基体外露

脱锌层腐蚀

根据“GB/T10119-2008”规定,选取H57-4和H59-1两种材料在10g/L的氯化铜溶液中进行24小时脱锌腐蚀试验,试验后两种材料金相组织见下图。可见两种材料均发生较严重的脱锌腐蚀现象,其中H57-4脱锌呈平均厚度为216μm,H59-1脱锌层平均厚度为148μm。

脱锌层腐蚀后金相组织

从上述案例及试验可以看出,黄铜在合金结构和外部环境共同作用下发生脱锌腐蚀十分普遍。从相组成来看,含锌量大于20%的单向α黄铜,脱锌后留下多孔铜;α+β双相黄铜的脱锌,首先从β相开始,β相完全转变为疏松的铜后,再扩展到α相;同时黄铜中锌含量越高,越容易产生脱锌现象。从环境介质来看,黄铜脱锌不仅在中性海水、河水、工业水中发生,也能在酸性较强的介质及碱性介质中发生。

因此,防止黄铜脱锌腐蚀的措施主要从冶金及环境方面入手。冶金方面通过添加砷、硼、稀土等合金元素提高抗脱锌能力,或采用锌含量较低的红黄铜。改善腐蚀环境如采取阴极保护、降低介质浸蚀性、添加缓蚀剂等。