廢料制備無鉛硅黃銅的耐脫鋅腐蝕性能研究

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，所有試樣先經過600#金相砂紙磨平，再用蒸餾水洗凈并烘干，腐蝕液為現配的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 試驗結果

2.1 合金脫鋅層深度

表1為試樣的平均脫鋅層深度。可以發現，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于傳統HPb59-1的。從表1還可以發現，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量的變化來評定[7]。這種根據質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為試樣腐蝕前的質量（g）；m1為試樣清除腐蝕產物后的質量（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.

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[3]張新宇，酈劍.飲用水系統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.