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总体概况
一般而言,紫铜在静止海水中呈均匀腐蚀形貌,表面形成暗红色膜。并有少量绿色腐蚀产物附着。随着暴露时间的延长,暗红色膜变得越来越致密、牢固。
哈尔滨工业大学李多研究了紫铜在人工海水中的静态腐蚀和冲刷腐蚀行为。研究表明紫铜在人工海水中经长期浸泡,初期时形成了比较完整的腐蚀产物膜,但是产物膜的形成过程比较慢。随着浸泡时间的延长,氯离子等侵蚀性离子不断的在腐蚀产物膜的表面富集,导致最外面的疏松的腐蚀产物膜发生破裂,致使紫铜的自腐蚀电位降到60 mV左右,然后保持在该值左右。最外层疏松产物膜随着时间的延长可能会溶解或脱落。长期浸泡后腐蚀产物膜的微观形态如图1所示。
图1 紫铜长期浸泡后表面腐蚀产物膜形态(a,10h,100×;b,1500,1000×)
此外,铜及铜合金表面膜由双层膜组成,外层主要是,而内层为,其中氧化亚铜有很好的耐腐蚀作用,铜及铜合金在海水中发生的反应主要有:
随着浸泡时间的增加,表面铜的含量逐渐降低,氧的含量逐渐增大。
在含氯离子的介质中,铜及铜合金表面可形成一层腐蚀产物膜,而这层腐蚀产物膜的稳定性和致密性决定了材料耐蚀性的好坏,许多学者对铜及铜合金表面产物膜的成分与保护特征进行了大量的研究。D.Féron在他的著作中曾谈到,铜及铜合金在海水中浸泡时,会在其表面形成腐蚀产物膜,而这层膜的形成到致密需要2~3个月的时间。有文献指出,在静态条件下紫铜表面会形成内外双层膜结构,减缓腐蚀性离子的传输速度,起到保护作用。
725研究所对7种铜及铜合金进行了长达16年的实海浸泡腐蚀试验,研究结果表明长时间的浸泡腐蚀使得所有铜及铜合金失去了防污能力,TUP和T2局部腐蚀主要为点、坑蚀和缝隙腐蚀,且均出现了边缘腐蚀。T2的局部腐蚀倾向最大,TUP次之,两者均大于其他铜合金。紫铜的腐蚀速率约为8×10-3 mm/a.此外,洛阳船舶材料所对17种铜合金在青岛实海中进行了浸泡腐蚀对比实验,结果显示紫铜的腐蚀速率高居铜合金之首,浸泡20天后,腐蚀速率约为0.059 mm/a.