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总体概况

黄铜发生腐蚀生成的腐蚀产物包括两部分,一部分是在发生化学作用时,在金属表面直接生成的产物;另一部分是由靠近金属表面的液层中由于组分变化引起的次生反应所产生并黏附在金属表面的产物,这些腐蚀产物往往成膜覆盖在金属表面。黄铜的腐蚀在许多文献中已经提到过,对于不同类型的黄铜,它们的腐蚀产物膜的结构和腐蚀产物都会有所差异。林高用等人通过EIS和SEM等对添加少量稀土元素的铝黄铜在流动及静止海水中的腐蚀行为及腐蚀产物进行了研究。他们发现含有少量稀土元素的铝黄铜腐蚀产物膜分为两层,外层膜主要含有含有Zn或Cu的氯化物(Cu,Zn)2Cl(OH)3、Cu(OH)Cl和CuCl2·3Cu(OH)2,在内层膜主要含有Al2O3和少量的稀土化合物,该铝黄铜的耐蚀性主要取决于内层膜。Yu-Chang Su等人对比研究浸泡在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的Cu-30Ni和Cu-20Zn-10Ni的电化学行为,他们发现Cu-20Zn-10Ni腐蚀产物膜也分为两层,内层膜主要是含有P型半导体Cu2O层,这层膜比较完整、致密并且与基体结合比较紧密,是决定该镍黄铜耐蚀性的根本原因;外层膜主要含有(Cu, Zn)2Cl(OH)3化合物,耐蚀性能一般。他们认为,在一定程度上Cu-20Zn-10Ni镍黄铜可以代替Cu-30Ni白铜应用于含有Cl-的腐蚀环境中。Bond研究了手的汗液对黄铜(67%Cu、33%Zn)造成的潜在腐蚀,结果表明在黄铜表面形成的腐蚀产物层是一半导体层,这层半导体是由金属的氧化物组成,主要是P型CuO和Cu2O半导体。Ken Nobe等人利用旋转圆盘电极研究了富Cu的Cu-Zn合金在含有苯并三唑缓蚀剂的NaCl溶液中的电溶解行为。实验结果表明,在电溶解的过程当中形成了双层膜,内层为无孔的Cu(I)-BTA层,外层为多孔的CuCl层。含有苯并三唑缓释剂的黄铜较不含有缓释剂的黄铜,表现出优良的耐蚀性。L.V. Ponce等人研究了激光处理对表面自然腐蚀的Cu0.64Zn0.36黄铜的影响。他们分析了Cu0.64Zn0.36黄铜表面的形貌(如图1所示)和成分(如表1所示)。Zhu Xiao等人研究了仿金黄铜-CuZnAlNiSnBRe的在盐雾溅射环境下的腐蚀行为。他们借助X射线光电子能谱和电化学工作站等设备,确定腐蚀产物中包含了CuO、Cu2O、ZnO、Al2O3和Al(OH)3,其中Cu、Zn、Al、O对应的XPS谱图和相应数据分别如图2、图3、图4和图5所示。
 
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图1 表面自然腐蚀的Cu0.64Zn0.36黄铜的形貌
 
表1 Cu0.64Zn0.36黄铜表面腐蚀产物的各元素的原子百分比
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图2 暴露在盐雾溅射环境中黄铜腐蚀产物膜的Cu的XPS和相关参数:
a,暴露时间6小时;b,暴露时间60小时;c,关于Cu的XPS的相关参数以及化合物的相对强度
 
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图3 暴在盐雾溅射环境中黄铜腐蚀产物膜的Zn的XPS和相关参数:
a,暴露时间6小时;b,暴露时间60小时;c,关于Zn的XPS的相关参数以及化合物的相对强度
 
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图4 暴露在盐雾溅射环境中黄铜腐蚀产物膜的Al的XPS和相关参数:
a,暴露时间6小时;b,暴露时间60小时;c,关于Al的XPS的相关参数以及化合物的相对强度
 
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图5 暴露在盐雾溅射环境中黄铜腐蚀产物膜的O的XPS和相关参数:

a,暴露时间6小时;b,暴露时间60小时;c,关于O的XPS的相关参数以及化合物的相对强度