金属材料的海洋腐蚀与防护（第六章）（学生版）

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1、金属材料的海洋腐蚀与防护—铜及铜合金在海洋环境中的腐蚀赵宁第一节概述•铜合金有良好的机械性能、可成型性、导热性，在海洋环境中有良好的耐蚀性而得到广泛的运用。第一节概述•铜合金在海水中腐蚀的阴极过程是氧去极化，其腐蚀速度主要由氧的供给速度而定。•铜及铜合金表面在海洋环境中能生成一层腐蚀产物膜，这层薄膜阻碍了氧向金属表面扩散。铜合金的耐海水腐蚀性能正是取决于这层有保护性的腐蚀产物膜。第一节概述•紫铜、青铜在海洋大气区、飞溅区通常呈均匀腐蚀，在海水中的腐蚀类型为点蚀、缝隙腐蚀。点蚀形貌呈斑状、坑状和溃疡状。黄铜和白铜在海洋环境中除点蚀、缝隙腐蚀外，还发生脱成分腐蚀（黄

2、铜脱锌、白铜脱镍）。第一节概述•铜合金在海水中具有抗生物污损的能力。其抗污损能力与其腐蚀速度、表面腐蚀产物膜的性质有关。随着暴露时间延长，铜合金的抗污损能力降低。如果采用阴极保护措施使铜合金的腐蚀停止，它会像其它无毒性材料一样，出现生物污损。第一节概述•铜合金在海水中的腐蚀电位较正，稳定腐蚀电位在-0.21～-0.07V（相当于海水Ag/AgCl）。与更活泼的材料（如钢、铝）发生电接触，能引起活泼材料的电偶腐蚀。铜合金腐蚀溶下铜离子能引起附近铝合金的腐蚀速度增大。第一节概述•铜合金对海水流速敏感，超过临界流速时，腐蚀速度急剧增加。第二节全浸区一、青岛海域的腐蚀行

3、为1、表6-1是试验的12种铜及铜合金（板材）的化学成分第二节全浸区（1）紫铜和青铜•表6-2是紫铜和青铜在青岛海域暴露8a的腐蚀结果。•可以看出，紫铜在海水中的腐蚀率较低，有点蚀和缝隙腐蚀。点蚀形貌呈斑状、坑状和溃疡状。•青铜在海水中的腐蚀行为与紫铜相似，但比紫铜轻。第二节全浸区（2）黄铜和白铜•表6-3是5种黄铜和2种白铜在青岛海域的腐蚀数据。•除锰黄铜HMn58-2外，其它黄铜在海水中的腐蚀率都很低。HMn58-2的腐蚀率随时间增大。H68A、HSn62-1、HSn70-1在海水中的腐蚀率与青铜相近，Hal77-2A的腐蚀率很低，暴露16a腐蚀率为1.7μ

4、m/a。第二节全浸区•黄铜有较好的耐缝隙腐蚀性能，暴露16a，5种黄铜的缝隙腐蚀深度小于0.4mm。第二节全浸区•白铜BFe10-1-1(B10)和BFe30-1-1(B30)的耐蚀性基本相同，长期暴露的腐蚀率比紫铜小，耐蚀点和缝隙腐蚀性能好于紫铜和青铜。暴露8a，点蚀深度小于0.3mm，缝隙腐蚀深度小于0.5mm。第二节全浸区•除HMn58-2外，铜合金在海水中开始浸泡时的腐蚀较快，以后逐渐减慢。暴露两年后腐蚀率趋于稳定。第二节全浸区•铜合金在海水中的点蚀和缝隙腐蚀有一定的随机性，因此它们的耐蚀性要从多周期的腐蚀结果来评价。第二节全浸区二、其它海域的腐蚀行为1

5、、榆林海域的腐蚀行为•榆林海域的海水平均温度比青岛（13.7℃）高13℃.在榆林暴露的铜合金的腐蚀率和点蚀深度均比青岛大，可见表6-4.第二节全浸区2、舟山海域的腐蚀行为•舟山海域海水平均温度17.4℃，含泥沙量高，平均值为403mg/L，流速平均0.2m/s。由于受含泥沙海水的冲刷，铜合金在舟山海域全浸区的腐蚀率比青岛大，点蚀深度与青岛接近，见表6-5.第二节全浸区三、海生物污损及其对腐蚀的影响•铜合金在海水中具有抗生物污损的能力。传统观点认为：铜在海水中溶下有毒的铜离子抗海生物污损，铜的腐蚀速度约为0.025mm/a，通常不发生污损。另一种观点认为：铜合金表

6、面形成的氧化亚铜膜抗海生物污损。第二节全浸区•以上观点都难以解释铜及铜合金的某些污损现象。•图6-1所示是靠近（小于1m）和远离（5m）铜合金的LF3M铝合金试样的海生物污损情况。第二节全浸区•暴露2a，前者的表面有藤壶和石灰石等附着，面积约为80%，后者的表面有柄海蛸、藤壶、海藻等，几乎覆盖整个表面。这表明铜合金溶下的铜离子抗海生物污损，并能够影响邻近材料的污损行为。第二节全浸区•比较表6-6与表6-2～表6-4的数据可以看出，铜合金的抗污损能力与铜的溶解速度没有较好的对应关系，如腐蚀速度接近的青铜或黄铜，污损面积有较大的差别。第二节全浸区•影响铜合金抗污损能

7、力的因素包括其溶下的铜离子、表面的氧化亚铜膜及表面腐蚀产物膜的性质与粘附程度等。铜合金的暴露密度、海水流速等对其污损也有影响。第二节全浸区•紫铜、青铜的抗海生物污损能力较强；Hal77-2A、HMn58-2的抗污损能力较差。随着暴露时间延长，铜及铜合金的腐蚀速度下降，腐蚀产物膜增厚，抗污损能力也随之降低。第二节全浸区•海生物污损对铜合金腐蚀的影响有两方面：一是附着在表面其屏蔽作用，减轻腐蚀；二是硬壳生物引起铜合金的局部腐蚀，尤其是在死亡的藤壶底座下容易发生局部腐蚀。第二节全浸区•海生物污损对铜合金的腐蚀不会带来可测量的影响，它只符合腐蚀较重的铜合金，如T2、TU

8、P、HMn58-1等。对