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1、铜的腐蚀及防护研究进展中南大学摘 要:对铜腐蚀的分类、铜用缓蚀剂的种类和吸附机理进行了综述,介绍了近年来铜的腐蚀和保护的研究进展,分析了存在的问题,并针对应用情况提出了今后发展应加强研究的方向.关键字：铜；缓蚀剂；腐蚀；防护ResearchdevelopmentofcorrosionandprotectionforcopperAbstract:Theclassificationofcoppercorrosion,thecategoryofcorrosioninhibitorsforcopperandtheadsorptionmechanismhavebeenrevie
2、wed.Therecentresearchdevelopmentofcoppercorrosionandprotectionhasbeenintroducedandtheexistingproblemshavebeendiscussed.Accordingtothesituationsofpracticalapplication,thestudydirectionsthatneedtobestrengthenedinthedevelopmenthavealsobeenpresented.Keywords:copper;inhibitor;corrosion;prote
3、ction前言在电子、通讯、电工、轻工、机械制造、建筑和国防工业及金属饰品等诸多领域里铜及其合金的应用是非常广泛的,而在电子、通讯和电工行业更是不可或缺的重要金属材料之一[1,2]。资料表明：目前仅海洋工业一项，每年就消耗铜及其合金10万吨以上，随着电力工业的发展和火力发电的大规模建设，铜合金在双水内冷发电机冷却水系统及循环冷却水系统中的应用越来越广泛[3]。通常情况下，铜没有腐蚀的倾向，但铜及其合金暴露于大气气氛下,其表面很容易产生棕红铜色或棕绿色或蓝绿色的氧化腐蚀变色,俗称铜绿(铜绿有复杂的化学组成,其中一些成分不具有降低腐蚀的作用,还有一些成分是偶尔才可在铜绿中
4、观察到)属于绝缘性质的物质,也是热的不良导体。铜及其合金虽然具有优良的导电性能、电阻率也很低和易覆盖等优点;但其缺点是表现出的贱金属性质也是致命的—在大气气氛下易腐蚀生成铜绿。可见,研制保护材料来防止铜及其合金与大气气氛下有害气体H2S、SO2、CO2、O3、O2和水蒸气,以及有害固体介质尘埃和电解质颗粒物接触而产生腐蚀,对于铜及其合金而言是很有益的。为进一步提高铜抗腐蚀性能,除继续研制新型铜合金材料之外,自20世纪30年代以来,铜及铜合金缓蚀剂的研究和开发工作取得了较大的进展。应用实践表明[4]在各种腐蚀介质中,使用缓蚀剂抑制铜及其合金的腐蚀是经济有效的方法。1铜的
5、腐蚀种类及腐蚀产物影响铜及其合金腐蚀的因素有材料因素(包括成分、杂质、第二相及热处理、表面状态、变形和应力等)和环境因素(包括腐蚀环境如大气、土壤、海水、工业酸碱盐有机溶剂等及环境因素的影响如介质的pH值、介质的成分和浓度、介质的温度和压力、介质流动速度、电偶、环境的细节和可变化的影响等)。铜的腐蚀按照其使用地点和腐蚀介质可分为大气腐蚀、水中腐蚀、土壤腐蚀，铜的腐蚀产物一般为氧化物、硫酸盐和氯化物。1.1铜的腐蚀种类大气腐蚀4当铜暴露于大气之中，其表面通常形成绿棕色或者蓝绿色的腐蚀薄层，称为铜绿。铜在大气中的腐蚀主要受到气候条件、大气中有害气体及悬浮物的影响。气候条件
6、包括大气相对湿度、气温及日光照射、风向、风速等。大气中有害气体及悬浮物主要指SO2、NH3、H2S等腐蚀性气体及盐的细小尘埃[5]。LobnigRE[6]发现,如果大气中只含SO2或只含水分，铜的腐蚀行为没有多大变化，但如果二者都存在，且相对湿度超过75%，腐蚀是显著的。这主要是因为在铜表面上吸附水膜下SO2增加了阳极的去钝化作用，在高湿度条件下，由于水膜凝结增厚，SO2参与了阴极的去极化作用，尤其是当SO2的质量分数>0.5%时，此作用明显增大，因而加速了腐蚀的进行。虽然大气中SO2含量很低，但它在水溶液中的溶解度很大，SO2溶于水膜生成的H2SO3是强去极化剂，对
7、大气腐蚀有加剧作用。水中腐蚀铜及铜合金在在水中的腐蚀可分为纯水腐蚀和海水腐蚀。铜及铜合金在含氧纯水中的腐蚀是吸氧腐蚀，在一定条件下，阳极反应产生的Cu2O可在铜表面形成完整的保护膜，其表层的Cu2O在水中溶解氧的作用下被部分氧化成CuO。因此，铜表面的氧化物保护膜具有双层结构，其内层为Cu2O，外层则由Cu2O和CuO组成。铜表面这种保护膜的形成防止了铜在水中的进一步腐蚀，其完整性和稳定性也就决定了铜在水中的腐蚀速度。铜及铜合金在海洋环境中以均匀腐蚀为主，其中全浸区最重，潮汐区次之，飞溅区最轻。通过铜及其合金的长期暴露试验[7]发现，随着暴露时间增加
