黄铜阳极溶解行为国内外研究现状文献综述

表征方法也多是X射线等方法,很少使用电镜等显微镜直接观察黄铜腐蚀后的表面情况。所以我此次主要使用赫尔槽研究黄铜阳极溶解行为,然后使用金相显微镜和SEM扫描电镜表征。


1、 国外研究的现状和水平

P. Zhou, M.J. Hutchison等[2]人利用原子发射光谱电化学的方法研究了合成自来水中黄铜(CuZn42和CuZn21Si3P)的阳极溶解动力学。他们在恒电流溶解过程中原位和实时测量元素铜和锌的溶解速率,作出施加电流和时间的函数,系统地表明电荷平衡产生了脱锌层中的Cu量以及氧化层中的Cu和Zn的量。通过这种方式,第一次实现了脱锌过程中发生的基本化学过程的完整动力学表征。动力学分析描绘了脱锌的两阶段溶解过程:脱锌层发生快速生长的第一阶段和脱锌层生长慢得多的第二阶段,Cu2O层会在曝光过程中不断增长。研究结果表明,黄铜在合成自来水(STW)中的阳极溶解的主要产物是可溶性Cu(II)和Zn(II)物质,以及固体Cu2O。由于锌的选择性溶解(脱锌),形成了含少量Zn的金属铜膜。Cu在恒电流脉冲早期阶段形成CuO; 可溶性Cu(II)的形成速率随时间缓慢增加。在早期阶段,脱锌层迅速生长,但随着Cu溶解速率的增加,在较长时间内减速至几乎为零。

Hamid M. GHASEMI等[3]通过冲蚀腐蚀试验研究了射流速度,砂粒浓度和冲击角度对铝黄铜合金表面粗糙度的影响。他们的测试使用喷射冲击钻机进行。实验得到的腐蚀表面使用二维和三维表面轮廓仪和扫描电子显微镜(SEM)进行表征。结果表明,在喷射速度为9m/s,冲击角度为90°的情况下,在沙粒浓度为1g/L时观察到最大表面粗糙度。在高含沙量的侵蚀表面能观察到更细微的表面特征。总结出在高砂浓度下降低表面粗糙度的相应参数为工作硬化,冲击频率和反弹效应。当射流速度为9m/s,冲击角度为40°时,纯侵蚀和腐蚀样品的表面粗糙度曲线在砂浓度高于10g/L时呈现出相反的趋势。在腐蚀样品中,R随着砂粒浓度而降低,而在侵蚀样品中,观察到砂粒浓度R增加。侵蚀表面上R的增加归因于形成的波纹,这由SEM和3D表面形貌证实。

Chang-Yu Hung等[4]人研究了一种提高双相黄铜抗脱锌能力的新方法。他们自己将铜和锌按照一定比例在1300℃的感应炉中合金化,然后将液态合金浇注到圆形模具中并淬火。Nb和Pb掺杂的双相黄铜的制备遵循与对照相同的前述程序,之后将样品进行抛光,以准备后续测试。对上述步骤制备的黄铜进行动电位极化测试,发现在黄铜中添加Pb后,合金的阳极曲线的电流密度值更高,掺杂Nb的合金则阳极曲线上的电流密度值变低,但都能一定程度地一直黄铜脱锌溶解。通过X射线衍射和金相检验可以得到铌的掺杂对双相黄铜抑制脱锌有独特影响。这一个新的合金设计理念被证实能明显改善双相黄铜样品的脱锌,掺杂了Nb的双相黄铜可以通过两种方式防止脱锌:通过与β相合金化来抑制Zn的扩散并且通过在氯化铜溶液中形成掺杂有作为氯离子阻挡层的铌的钝化层。

R.Ravichandran等[5]人研究了一种新型缓蚀剂来抑制黄铜在氯化钠溶液中的脱锌。这种缓蚀剂是苯并三唑衍生物:BTEA和DBME。他们提出BTEA和DBME的缓蚀性质是因为芳核上存在杂原子,这些因素在吸附的过程中起着至关重要的作用,根据结果,DBME比BTEA具有更高的抑制效率,而且抑制效率随着抑制剂浓度的增加而增加,这说明在抑制剂浓度最佳的溶液中能获得较高的表面覆盖率。同样这两种抑制剂能够使铜和锌的溶解最小化,能很好的防止3%氯化钠溶液中的黄铜脱锌,原因是该抑制剂容易吸附在黄铜表面上的并与Cu(Ⅰ)离子形成保护性复合物。

2、 国内研究的现状和水平

邹津耘[6]的课题组研究黄铜阳极溶解的方法,是利用一种不常见的电极测试黄铜溶解时锌和铜的阳极溶解分电流密度,以求出锌和铜组分的铺集系数和电极理论铺集系数之间的关系,他们在测试阳极溶解产物Cu2+和Zn2+时是将环电极的电位控制在不同的范围内。他们先是假设不存在锌的优先溶解,然后发现1NNa2SO4溶液中得到的实验结果计算出的NCu2+低于理论值,说明黄铜在这一实验条件下是存在脱锌现象的。然后用相同的方法得到黄铜在0.5NNaCl溶液中也存在一定程度的脱锌现象。但由于实验时间较短,不能完全确定黄铜在改实验条件的硫酸钠和氯化钠溶液中一定是锌的优先溶解,也可能有铜的再沉积。但是,可以证实在该实验条件下黄铜的阳极溶解过程和扩散步骤是相关的。