【摘要】：銅及銅合金因其優(yōu)異的導電性、導熱性、抗寒性、耐蝕性和良好的可塑性,同時還具有與其他元素的親和性、溶解性、化合性以及良好的穩(wěn)定性等,廣泛應用在機械儀表、電子元器件、化學工業(yè)、交通行業(yè)、新能源、信息通訊等領域。隨著工業(yè)技術的發(fā)展,銅及銅合金應用領域不斷擴大,但其在一些特殊環(huán)境下會發(fā)生明顯的腐蝕,而目前工業(yè)中常用的鉻酸鹽鈍化對人體健康和生態(tài)環(huán)境都會造成很嚴重的影響。因此,推廣銅及銅合金的無鉻鈍化就有了很重要的現(xiàn)實意義和經濟價值。本文采用化學浸泡法對T2銅和QCr0.5鉻青銅,以不同的鈍化配方,在不同的鈍化工藝參數(shù)下進行處理,然后通過宏觀形貌觀察,硝酸點滴實驗,鹽水浸泡實驗,X射線衍射分析(XRD),X射線光電子能譜分析(XPS),掃描電鏡,鹽霧實驗,電化學實驗等研究其表面形貌,相組成,結合形式,耐蝕性等,最后對銅及銅合金的無鉻鈍化過程和機理進行分析討論。研究結果有:1.T2銅采用4g/L TTA、4g/L BTA、20mL/L H2O2的無鉻鈍化配方,控制鈍化液PH為4,在40℃下鈍化1min,利用吹風機烘干20s后于自然環(huán)境下老化24h后,在T2銅的表面生成了一層20μm,主要由BTA,TTA以及CuO和Cu2O構成、較為致密基本覆蓋銅基體的銅本色鈍化膜,自腐蝕電流密度由未鈍化的8.6475 · 10-6A·cm2降至1.5660 · 10-6A·cm2,緩蝕率達到81.9%。2.鉻青銅的無鉻鈍化配方由8g/L TTA、2g/L磺基水楊酸、50ml/L H2O2組成,鈍化時,控制鈍化液的PH為6,鈍化溫度20℃,鈍化時間3min,利用吹風機烘干20s后于自然環(huán)境下老化24h,在基體表面生成一層厚度約為15μm,主要由吸附TTA,CuO,Cu2O以及磺基水楊酸合銅配合物復合構成,較為致密的銅本色鈍化膜,自腐蝕電流密度由未鈍化試樣的 6.5874 · 10-8A·cm2降至 7.0929 · 10-9A·cm2,緩蝕率達到 89.23%。3.本次實驗無鉻鈍化的主要機理是吸附膜與氧化膜復合成膜,其鈍化過程包括(1)銅基體的氧化溶解,生成CuO和Cu2O;(2)BTA及其衍生物的吸附,BTA和TTA與Cu原子和一價銅離子生成Cu-BTA(TTA)和Cu(Ⅰ)-BTA(TTA)聚合物;(3)吸附膜的自穩(wěn)定過程,聚合物膜在自身結構作用下發(fā)生慢組重排,達到最穩(wěn)定狀態(tài),與此同時,CuO和Cu2O顆粒填補鈍化膜孔隙,從而形成致密鈍化膜。
【圖文】：

圖 3-1 純銅試樣經不同工藝鈍化處理后的表面宏觀形貌(a)僅打磨 (b)打磨酸洗 (c)鉻酸鹽 (d)鉬酸鹽+BTA(e)鉬酸鹽+植酸(f)鉬酸鹽+檸檬酸 (g)硅酸鹽+硫脲 (h)硅酸鹽+單寧酸 (i)硅酸鹽+鉬酸鹽 (j)TTA+尿素(k)TTA+磺基水楊酸 (l)TTA+BTA(m)硝酸鑭+鉬酸鹽 (n)硝酸鑭+BTA(o)硝酸鑭+檸檬Figure 3-1 The macroscopic morphology of the surface after passivationof pure copper samp(a) polished (b) polished and pickled (c) chromate (d) molybdate+BTA(e) molybdate+phyticlybdate+Citric Acid (g) Silicate+Thiourea (h) Silicate+Tannic Acid (i) Silicate+Molybdate (j)A+sulfosalicylic acid (l) TTA+BTA(m) Lanthanum nitrate+molybdate (n) Lanthanum nitratLanthanum nitrate+Citric acid 不同鈍化液組成鈍化前后的硝酸點滴實驗結果與分析酸點滴實驗作為一種常見的簡單檢測材料表面耐蝕性的方法，在實驗研究中用。在本次實驗中，用常規(guī)氣泡法進行評估時發(fā)現(xiàn)，在銅及銅合金表面進行泡產生迅速且細小，用其進行評估時誤差較大，因此本次實驗希望通過硝酸體表面的宏觀形貌，來判別經不同工藝后的鈍化膜耐蝕性。為了更為準確的腐蝕程度的不同等級，通過兩組實驗對純銅試樣進行腐蝕，從而作為評判標硝酸濃度為硝酸與水體積比為 5：10，對純銅試樣進行不同時間的腐蝕，腐

圖 3-2 純銅試樣經不同時間硝酸腐蝕后的表面宏觀形貌(a)3s (b)5s (c)10s (d)20s (e)30s (f)50se 3-2 The macroscopic surface morphology of pure copper sample after nitric acid corrosion atimes一組實驗，對純銅試樣在確定腐蝕時間為 10s 的條件下，進行不同濃度硝酸定不同的腐蝕程度下銅基體表面的宏觀形貌，實驗結果如圖 3-3 所示。從圖，當硝酸與水體積比為 1:10 時，腐蝕后，腐蝕位置顏色極淡，腐蝕程度低的增加，液滴腐蝕痕跡越來越深，當硝酸與水體積比為 7:10 時，，液滴痕跡而顯示泛白色，推測是因為當硝酸的濃度足夠高時，即腐蝕程度達到一定程與銅基體發(fā)生與腐蝕程度較低時不同的反應，表面不再生成黑色氧化物，而化膜或鈍化膜破壞，現(xiàn)出白色基體，與周圍襯度較大，產生另一類腐蝕。綜以將硝酸點滴腐蝕表面宏觀形貌隨腐蝕程度增大的變化可以分為三個階段：滴處無明顯變色或變色不明顯，腐蝕程度較低。第二個階段，液滴位置變色與周邊顏色差距較大。第三個階段，液滴位置呈暗白色，液滴周邊有黑色邊較大。(a)(b)(c)
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG178

【參考文獻】

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本文編號：2614099