硫酸铵对纯铜腐蚀过程影响机理的研究

发布时间：2020-03-28 21:29

【摘要】：硫酸铵广泛存在于工业大气、农村大气及雾霾中,其存在会加速铜的腐蚀。本文主要研究了硫酸铵存在条件下铜的腐蚀机理,具体研究内容如下:(1)针对目前实验中铜的最主要的腐蚀产物—氧化亚铜不能准确定量测定的问题,改进了传统的高锰酸钾滴定法,具体包括装置除氧、腐蚀产物溶解、铜试样清洗、亚铜离子的氧化和滴定五个步骤,其中除了滴定步骤可以在有氧环境中进行外,其他四个步骤通过通高纯氮气以保持无氧环境。这个方法可以对整个铜试样表面腐蚀产物中的氧化亚铜进行定量分析,不存在均匀性问题,准确度较高,误差范围在±3%以内。(2)铜在硫酸铵本体溶液中的腐蚀机理研究。在本体溶液中,铜的腐蚀产物为氧化亚铜和碱式硫酸铜,其中氧化亚铜为主要腐蚀产物。具有层状结构的氧化亚铜首先在铜表面生成,随后生成的蓝色晶体为碱式硫酸铜,弥散在氧化亚铜层表面上。机理研究结果表明:铜的腐蚀是电化学腐蚀和化学腐蚀协同作用的结果,其中铜失去电子变成Cu~+离子的过程为电化学反应,而溶液中游离的Cu~(2+)与铜基体发生反应生成氧化亚铜的过程是化学反应。这个化学反应可以消耗铜基体,很大程度上促进Cu的腐蚀。研究表明,Cu(NH_3)_n~(2+)是存在于硫酸铵溶液中的重要的中间体,它可以释放出游离的Cu~(2+),促进铜表面腐蚀产物的生成。研究还发现NH_4~+的存在不仅可以促进铜的腐蚀,还能一定程度上阻碍铜腐蚀产物的生成,这种双重作用是由于铜氨络合效应导致的。(3)硫酸铵盐粒导致的铜的大气腐蚀机理研究。本部分研究了硫酸铵粒度、沉积量以及相对湿度对铜的大气腐蚀的影响。结果表明:盐粒粒度越小、沉积量越大、相对湿度越大,铜的腐蚀越严重。另外,硫酸铵盐粒导致的铜的大气腐蚀催化机制有两个,一个为铜氨络合效应促进铜的电化学腐蚀,另一个为Cu~+与Cu~(2+)相互转换,促进了铜的化学腐蚀。游离铜离子的量对铜的腐蚀速率有很大影响。
【图文】：

第一章 绪论 引言铜对人类文明历史具有重大影响，人类首先使用铜可以追溯到公元前 6000 10000 年，考古发现，，公元前 9 世纪伊朗就已经使用铜饰品。铜是第一个得到泛应用的金属，它的作用之大以致人类发展史上曾有两个阶段以它的合金命名铜时代和亚青铜时代。如今，铜的应用变得更加广泛，已存在于人类生产和生的各个方面，例如，铜作为家用电器和电子产品的导体在电子电器行业具有非重要的作用；铜及其合金作为结构件广泛应用于处理淡水的管道、泵和阀门；应用于加热系统等方面。另外，由于其较好的耐蚀性，使得越来越多的领域采铜及其铜合金作为结构材料。图 1.1 为纯铜的应用。

图 1.2 金属的腐蚀实例Figure 1.2 Corrosion of metals1.2.2 金属腐蚀的分类金属腐蚀通常根据腐蚀环境、腐蚀过程、腐蚀现象进行分类，具体如图 1.3所示。图 1.3 为金属腐蚀的分类。1.2.2.1 常见的几种腐蚀形式全面腐蚀[18-20]：全面腐蚀是最常见的腐蚀形态，其特征是腐蚀分布于金属的整个表面，使金属整体减薄。发生全面腐蚀的条件是：腐蚀介质能够均匀地抵达金属表面的各部位，且金属的成分和组织比较均匀。例如碳钢或锌板在稀硫酸中的溶解，以及某些材料在大气中的腐蚀都是典型的全面腐蚀。电偶腐蚀[18-20]：由于腐蚀电位不同，异种金属彼此接触或通过其他导体连通，
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG178;P755.3

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1 叶明生,孙勇;缝隙内滞留腐蚀产物对腐蚀过程的加剧作用[J];化工装备技术;2004年03期

2 ;微局部随机腐蚀过程的激光诊断[J];材料保护;1999年10期

3 ;

本文编号：2604941