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        廢料制備無鉛硅黃銅的耐脫鋅腐蝕性能研究

        2016-03-04 20:24:00邱光斌
        山東工業(yè)技術 2016年5期

        邱光斌

        摘 要:采用掃描電子顯微鏡以及能譜分析,研究以H65、QSn6.5-1、BZn18-26廢料為原料制備的環(huán)保型無鉛硅黃銅在CuCl2水溶液中的脫鋅腐蝕行為以及合金元素對其耐脫鋅腐蝕性能的影響。結(jié)果表明:硅黃銅的平均脫鋅層深度和腐蝕速度均小于HPb59-1鉛黃銅,其耐脫鋅腐蝕性能優(yōu)于HPb59-1鉛黃銅;Si含量的增加會降低硅黃銅的耐脫鋅腐蝕性能;加入的微量元素Sn、Al對阻礙鋅的溶解起了一定的作用。

        關鍵詞:無鉛;硅黃銅;脫鋅腐蝕

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.006

        1 試驗過程及方法

        脫鋅腐蝕試驗是按照GB/T10119-2008《黃銅耐脫鋅腐蝕性能的測定》標準來進行的,從每個圓柱形鑄錠上切取大小一樣的規(guī)則試樣,腐蝕試驗前用酚醛樹脂鑲樣,試樣的暴露面積為100mm2,所有試樣先經(jīng)過600#金相砂紙磨平,再用蒸餾水洗凈并烘干,腐蝕液為現(xiàn)配的1.0% CuCl2 溶液,水浴溫度保持在(75±2)℃,腐蝕時間為24h。腐蝕結(jié)束后,沿試樣暴露面的中心軸對稱線縱向切開,拋光其剖面后在金相顯微鏡下測量試樣腐蝕深度,同時計算合金的腐蝕速度。

        2 試驗結(jié)果

        2.1 合金脫鋅層深度

        表1為試樣的平均脫鋅層深度??梢园l(fā)現(xiàn),對比樣HPb59-1鉛黃銅的腐蝕最為嚴重,平均脫鋅層深度為511.46μm,而試驗硅黃銅的平均脫鋅層深度均小于此值,可見試驗硅黃銅合金的耐脫鋅腐蝕性能要優(yōu)于傳統(tǒng)HPb59-1的。從表1還可以發(fā)現(xiàn),隨著硅含量的增加,合金的脫鋅越來越嚴重,脫鋅層平均深度逐漸增加。

        2.2 合金腐蝕速度

        一般來講,金屬腐蝕程度的大小可以用腐蝕前后試樣質(zhì)量的變化來評定[7]。這種根據(jù)質(zhì)量變化評定腐蝕速度的方法稱為“失重”,可用下式計算腐蝕速度:

        式中:v失為腐蝕速度(g/m2.h);m0為試樣腐蝕前的質(zhì)量(g);m1為試樣清除腐蝕產(chǎn)物后的質(zhì)量(g);S為試樣表面積(m2);t為腐蝕時間(h)。

        在進行脫鋅腐蝕試驗后,測定了硅黃銅合金的腐蝕速度,表2為實驗結(jié)果。由表2可知,硅黃銅合金在CuCl2溶液中的腐蝕速度比對比樣HPb59-1鉛黃銅的小很多。HPb59-1鉛黃銅的腐蝕速度為57.916g/m2.h,硅含量為0.2%的1#合金腐蝕速度僅為21.667 g/m2.h,硅含量為1.0%的5#合金腐蝕速度為39.583g/m2.h。

        3 結(jié)論

        (1)以H65、QSn6.5-1B、Zn18-26為原料制備的無鉛硅黃銅的耐脫鋅腐蝕性能優(yōu)于HPb59-1鉛黃銅。HPb59-1在CuCl2溶液中的平均脫鋅層深度為511.46μm,腐蝕速度為57.916g/m2.h,而硅黃銅的平均脫鋅層深度和腐蝕速度均小于HPb59-1。

        (2)Si含量為0.2%~0.6%的硅黃銅組織為(α+β)雙相組織,且β相不相互連通,脫鋅一般是從基體表面的β相開始,當一個β相完全脫Zn后,將擴展到另一個β相,其發(fā)展通道是α相界,當β相全部脫鋅后再擴展到α相;Si含量為0.8%、1.0%的硅黃銅組織中β相是相通的,其脫鋅發(fā)展通道是晶界。

        (3)在硅黃銅加入的微量元素Sn、Al等在腐蝕過程中會富集到脫鋅層并與氧形成氧化膜,對抑制脫鋅起到了一定的作用。

        參考文獻:

        [1]Dean M Peter. Lead-free Brass Alloys Seek New Markets[J].Foundry Management & Technology, 2002,130(07):8-9.

        [2]徐進,徐立新.環(huán)境鉛污染及其毒性的研究進展[J].環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學,2005,25(03):271-274.

        [3]張新宇,酈劍.飲用水系統(tǒng)黃銅零件表面脫鉛的研究[J].表面技術,2000,29(01):9-11.

        [4]S.Amore,S.Delsante,N.Parodi.Calorimetric Investigation of The Cu-Zn-Bi Lead-Free Solder System[J].Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,2008,92(01):227-232.

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