发布时间：2021-09-18 10:39:25

BFe10-1-1和BFe30-1-1船用铜镍合金的耐腐蚀性能分析：

铜镍合金具有优良的耐腐蚀性能,为分析其作为海水换热材料的腐蚀行为,选取BFe10-1-1和BFe30-1-1作为对象,在质量分数为3.5%的氯化钠溶液中,利用电化学测试手段研究了其在20～80℃范围内的腐蚀性能,并探讨了其腐蚀机理。结果表明:BFe30-1-1和BFe10-1-1在60～80℃时能够快速生成腐蚀产物膜,界面达到稳定状态；BFe10-1-1在40℃时耐蚀性能良好,BFe30-1-1的耐蚀性能受温度变化影响较小；BFe30-1-1在不同温度下的耐蚀稳定性优于BFe10-1-1。

冷凝器是现代船舶上非常重要的装置,在船舶动力系统、空调与制冷系统中均有使用。冷凝器中铜镍合金传热管由于长期输运冷却介质——海水,常常遭受严重腐蚀乃至材料失效时有发生,是亟待解决的问题。通过对船舶冷凝器用B10和B30铜镍合金管材进行微观结构表征,进而揭示铜镍合金管材的微观组织结构与耐腐蚀性能的关系,可为提高铜镍合金耐腐蚀性能提供必要的理论依据,为该类管材制备加工工艺优化提供重要数据支持。本文利用金相检验、扫描电镜能谱分析及电子背散射衍射分析等方法,通过对船舶冷凝器用B10和B30铜镍合金管材分别开展对比分析,寻求不同来源或同一来源不同批次铜镍合金管材在微观组织结构方面存在的差异,利用电化学分析测试技术评价铜镍合金管材微观组织结构差异对其耐蚀性能的影响;开发基于扫描电镜的“定位跟踪”表征技术,观察铜镍合金管材表面腐蚀形貌的演化过程,分析腐蚀产物元素含量变化,探究微观组织结构影响铜镍合金耐腐蚀性能的内在机理。

主要分析结果如下:

(1)耐腐蚀性能好的B10铜镍合金管材样品主要的微观结构特征为平均晶粒尺寸较大,导致晶界占比较低,从而有效压减了腐蚀介质输运到基体内部的通道数量,进而抑制了腐蚀介质中参与腐蚀的活性原子数量,降低了腐蚀速率,最终表现为更优的耐腐蚀性能。

(2)耐腐蚀性能好的B30铜镍合金管材样品主要的微观结构特征为特殊晶界含量尤其是共格孪晶界含量较高,有效阻碍了随机晶界网络的连通性且可能形成大尺寸的晶粒团簇,进而表现出更优的耐腐蚀性能。

(3)定位跟踪表征发现,B10铜镍合金管材样品中001和101取向的晶粒更耐腐蚀,结果表明B10铜镍合金微区耐腐蚀性能与晶体取向密切相关,其可能原因为不同晶体取向的腐蚀电位不同,导致腐蚀电位较高的晶粒耐腐蚀性能更优。

(4)定位跟踪表征发现,B10和B30铜镍合金管材样品表面腐蚀产物膜均存在腐蚀开裂现象,腐蚀产物中均不同程度地富集了Fe、Ni和Mn元素,另有较多的O和C1元素。腐蚀形貌和产物分析结果显示,B30铜镍合金管材基体中Ni元素含量较高,导致腐蚀过程中更多的Ni原子填充到Cu2O腐蚀产物膜的缺陷中,使得该腐蚀产物膜更为致密,最终在不同腐蚀阶段均表现出更优的耐腐蚀性能。