磁场作用下含Cl<'->环境中铜腐蚀行为及电化学规律

• 作 者: 吴旭
• 机 构: 北京科技大学
• 出 处: 北京科技大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 铜 大气腐蚀 腐蚀行为 磁场作用 氯离子环境

本文采用电化学试验研究了外加磁场作用下，不同浓度Cl-溶液中紫铜、黄铜以及覆铜板的腐蚀行为和电化学规律，同时计算出在外加磁场作用下扩散层的厚度。采用电化学试验、SEM和XRD研究四种铜材海洋大气环境下一年后电化学行为规律、表面形貌和腐蚀产物成分。　　
电化学测量表明：C1-溶液浓度低时，外加磁场加剧了黄铜的脱锌现象，腐蚀产物中锌元素的含量较无磁场条件下明显提高。随着Cl-溶液浓度的增大，磁场对黄铜脱锌的影响由促进转为抑制。在低Cl-浓度的溶液中，外加磁场使紫铜和黄铜阳极极限扩散电流略有增加，随着Cl-浓度的增加，外加磁场使阳极极限扩散电流减小，即低Cl-浓度时，磁场促进金属表面电化学反应；相反，高Cl-浓度时，磁场则抑制这种现象。此外磁场加速了产物CuCl2-扩散离开电极表面的过程而延迟了Cu2O的形成。同时在随着转速的变化过程中，随着转速的增大，阳极极限电流密度也随之增大，即搅拌作用提高了反应界面电化学速度；而提高转速对阴极电流密度的影响不是很明显。通过流体力学的研究发现，没有外加磁场作用下三个主要的驱动力为扩散驱动力，电迁移驱动力，对流驱动力；当有磁场作用情况下，-FL、-SE起主要的作用;而在旋转圆盘电化学实验过程中，因为溶液的搅拌作用明显，溶液体系为非大量溶液非静止体系，则-FD起主要作用。　　
青岛室外曝露实验表明：外加磁场条打鸟件下，铜材在海洋大气环境下暴晒一年后单位面积增重均比无磁场条件下大，说明外加磁场加速了铜材的海洋大气腐蚀。通过SEM分析得出四种铜材表面均附着一层黑色的产物层，表面形貌相似。通过XRD测量进一步分析了四种铜材暴晒一年后的腐蚀产物。结果发现外加磁场并未影响铜材表面腐蚀产物种类。铜材的主要腐蚀产物为CuCl2、Cu20、CuS04·3Cu(OH)2·2H20和CuCl2·3Cu(OH)2，区别为黄铜表面还有ZnCl2和ZnO，铍铜表面有少量A12O3。