Cu_Al_Mn合金脱合金腐蚀现象的研究

1、Cu2Al2Mn合金脱合金腐蚀现象的研究赵晖,韩忠(11沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳110168;21中国科学院金属研究所,辽宁沈阳110016)摘要:采用电子探针技术研究了Cu2Al2Mn合金脱合金腐蚀现象及其产物。结果表明,Cu2Al2Mn合金中亚稳相含铝量较高,优先发生脱铝腐蚀,并沿着亚稳相不断扩展,待亚稳相完全被腐蚀后,腐蚀向相扩展,腐蚀产物中含有铝元素、氯元素及氧元素。腐蚀初期,因亚稳相脱铝而使该区成为贫铝富铜区;腐蚀后期,亚稳相被完全腐蚀而使该区成为富铝的产物区。关键词:电子探针;脱合金腐蚀;铜合金中图分类号:TG146;TG17413文献标识码:A文章编号:02542

2、6051(2006)042032StudyonDealloyingCorrosionCuZHAOHui,1(11CollegeofMaterialsScienceandEngineering,ShenyangLiaoning110168,China;21InstituteofMetalResearch,ShenyangLiaoning110016,China)Abstract:DealloyingcorrosiofCu2Al2MnalloywerestudiedbyEPMtechnology.Theresultsshowthatdealumfirstduetothealuminum2richa

3、tmetastablephaseofCu2Al2Mnalloy,andthendevelopswithinphasecontinuously.Afterphaseisfullycorroded,thecorrosionadvancestothephaseandthecorrosionproductscontainelementsofaluminum,chlorineandoxygen.Intheearlystageofdealuminiza2tionthemetastablephasesbecomealuminum2depletedandcopper2richzones,whileinthef

4、inalstagethecorrodedare2asbecomealuminum2richzonesbecauseoffullcorrosionofmetastablephase.Keywords:electronprobemicroscopy(EPM);dealloyingcorrosion;Cualloy合金中的某一组分优先从合金中减少或消失,而122留下一种改变了的组织的腐蚀过程称为脱合金。Cu2Zn合金的脱锌是脱合金现象中最为普遍的一种32456形式,脱合金还包括铜合金中的脱铝,脱镍,脱锡等。而在铝青铜脱合金方面的研究很少,大多数研究者用脱锌的机制来解释铝青铜的脱铝。单相Cu2Al合金

5、相对多相合金来说不发生脱铝腐蚀,研究工作集中在多相合金的选择性腐蚀方面。本文作者曾对Cu29Al22Mn合金在315wt%NaCl溶液中的7,8脱铝腐蚀进行了研究,结果表明,亚稳2相发生优先脱铝腐蚀。本文利用EPM对Cu29Al22Mn合金在海水环境中脱合金腐蚀及其腐蚀产物进行了详细分析。金前后各相的成分及腐蚀产物的成分。2试验结果与分析图1为未发生脱合金腐蚀的Cu29Al22Mn合金背散射电子像(BSE,back2scatteredelectronimage)及Al、Cu元素分布线扫描结果。由图1可见,未发生脱合金腐蚀合金有基体相和连续分布的亚稳相,其中Al元素分布的线扫描结果表明亚稳相的含

6、Al量高于基体相。定量分析结果为相含铝量为8137wt%,而亚稳相含铝量为15114wt%。这种成分相差悬殊的两相合金的电化学腐蚀属于短路电池腐蚀,含铝量较高的亚稳相会作为阳极发生优先溶解。1试验材料与方法试验样品为使用两年的舰船海水管路中铝青铜(Cu29Al22Mn)管,其主要化学成分(质量分数,%)为8195Al、2133Mn、余量Cu,取样位置在合金管的纵切面。采用EPM810Q电子探针分析仪分析试样中脱合作者简介:赵晖(1968101),男,山东烟台人,副教授,博士生,主要从事金属材料表面改性的研究,发表论文10余篇。联系电话2mail:zhaohui_196

7、8收稿日期:2005212228图1Cu29Al22Mn合金的BSE像及元素分布Fig11BSEimageandelementdistributionofCu29Al22Mnalloy46金属热处理2006年第31卷第4期图2为Cu29Al22Mn合金脱合金腐蚀初期的背散射电子像及Al、Cu元素分布面扫描结果。由图2a可以看出,脱合金腐蚀沿亚稳相不断扩展,几乎是以连续分布的亚稳相为通道。由图2b可见,在贫铝区中,对应形貌图中“黑线”区含铝量较高,初步断定“黑线”区存在含有Al的腐蚀产物。由上述试验结果可以推断,富含铝的亚稳相优先发生脱铝腐蚀后成为贫铝富铜区,被腐蚀区域有可能存在含铝腐蚀产物。图

8、3为Cu29Al22Mn合金脱铝腐蚀较为严重区域的背散射电子像及Al、Cu、Cl、O元素分布的面扫描结果。从形貌图3a可以看出,亚稳相已经完全被腐蚀,腐蚀已向基体扩展。原来亚稳相的位置出现了大量的腐蚀产物,产物多处形成裂纹。图3b中l元素的面扫描结果表明,腐蚀产物中富含铝,说明是脱铝腐蚀形成的含铝产物。图3c中Cu元素的面扫描结果表明,腐蚀产物中不含有铜,这也从侧面反应出铜没有参加腐蚀反应而留在产物中。图3d、e中Cl、O元素的面扫描结果表明,腐蚀产物中不同程度地含有Cl元素和O元素。可以断定,腐蚀产物中含有Al、Cl和O元素。图4为Cu2Al2Mn合金发生不同程度脱铝区域的背散射电子像及Al

9、、Cu。从图4a中可以看出,、腐蚀程相的走向逐渐扩展A,凡是腐蚀发(包括很窄的“黑线”区),图2Cu29Al22Mn合金腐蚀初期的BSE像及元素面分布Fig12BSEimageandelementareadistributionofCu29Al22Mnalloyintheearlystageofdealuminizationcorrosion图3Cu29Al22Mn合金腐蚀后期的BSE像及元素面分布Fig13BSEimageandelementareadistributionofCu29Al22Mnalloyinthefinalstageofdealuminizationcorrosion金属

10、热处理2006年第31卷第4期47图4不同程度脱铝区域的Cu29Al22Mn合金的BSEFig14BSEimageandelementareadistributionofCu29Al22Mnallintheinizationareas都是富铝区,图4c的结果初步表明这些区域铜含量很低。图5中Al、Cu腐蚀严重的区域富含Al,而Cu见在腐蚀产物中富含Al,这从侧面反映了Cu。脱铝腐蚀到很严重程度时,使产物中没有发现Cu元素。,相被完全腐蚀而使该。)腐蚀产物中含有铝元素、氯元素及氧元素。参考文献:1AbbasMI.Effectsoftemperatureondezincificationande2

11、lectro2chemicalbehaviourof70230brassinsulphuricacidJ.BritishCorrosionJournal,1991,26(4):2732278.2BeccariaAM,CrousierJ.DealloyingofCu2Nialloysinnatu2ralseawaterJ.BritishCorrosionJournal,1989,24(1):49252.3KohlerS.SelektiveKorrosionvonKupfer2Zink2LegierungenJ.WerkstoffeundKorrosion,1996,47(2):65270.4Ne

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13、pol2lutedandunpollutedsea2waterJ.CorrosionScience,1991,32(11):126321275.7韩忠,何毓,林海潮,赵晖.Cu2Al2Mn合金在315%NaCl溶液中脱合金腐蚀研究J.金属学报,2000,36(5):5212524.8HanZ,HeYF,LinHC,ZhaoH.DealloyingCharacteriza2tionsofCu2AlAlloyinMarineenvironmentJ.JournalofMaterialsScienceLetters,2000,19:393395.图5不同程度脱铝区域的BSE像及元素分布Fig15BSEimageandelementdistributionofCu29Al22Mnalloyinthedifferentstageofdealuminization3结论(1)Cu2Al2Mn合金中亚稳相的含铝量高,优先发生脱铝腐蚀;进而脱铝腐蚀沿着亚稳相不断扩展,亚稳相完全被腐蚀后,腐蚀向相扩展。(2)腐蚀初期,因亚稳相脱铝而使该区成为贫快讯日前,上海天安轴承有限公司向北京机电研究所真空热处理技术中心发来喜报,向参加过该设备设计、制造、调试、售后服务的工