废料制备无铅硅黄铜的耐脱锌腐蚀性能研究

邱光斌

摘 要：采用扫描电子显微镜以及能谱分析，研究以H65、QSn6.5-1、BZn18-26废料为原料制备的环保型无铅硅黄铜在CuCl2水溶液中的脱锌腐蚀行为以及合金元素对其耐脱锌腐蚀性能的影响。结果表明：硅黄铜的平均脱锌层深度和腐蚀速度均小于HPb59-1铅黄铜，其耐脱锌腐蚀性能优于HPb59-1铅黄铜；Si含量的增加会降低硅黄铜的耐脱锌腐蚀性能；加入的微量元素Sn、Al对阻碍锌的溶解起了一定的作用。

关键词：无铅；硅黄铜；脱锌腐蚀

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.006

1 试验过程及方法

脱锌腐蚀试验是按照GB/T10119-2008《黄铜耐脱锌腐蚀性能的测定》标准来进行的，从每个圆柱形铸锭上切取大小一样的规则试样，腐蚀试验前用酚醛树脂镶样，试样的暴露面积为100mm2，所有试样先经过600#金相砂纸磨平，再用蒸馏水洗净并烘干，腐蚀液为现配的1.0% CuCl2 溶液，水浴温度保持在（75±2）℃，腐蚀时间为24h。腐蚀结束后，沿试样暴露面的中心轴对称线纵向切开，抛光其剖面后在金相显微镜下测量试样腐蚀深度，同时计算合金的腐蚀速度。

2 试验结果

2.1 合金脱锌层深度

表1为试样的平均脱锌层深度。可以发现，对比样HPb59-1铅黄铜的腐蚀最为严重，平均脱锌层深度为511.46μm，而试验硅黄铜的平均脱锌层深度均小于此值，可见试验硅黄铜合金的耐脱锌腐蚀性能要优于传统HPb59-1的。从表1还可以发现，随着硅含量的增加，合金的脱锌越来越严重，脱锌层平均深度逐渐增加。

2.2 合金腐蚀速度

一般来讲，金属腐蚀程度的大小可以用腐蚀前后试样质量的变化来评定[7]。这种根据质量变化评定腐蚀速度的方法称为“失重”，可用下式计算腐蚀速度：

式中：v失为腐蚀速度（g/m2.h）；m0为试样腐蚀前的质量（g）；m1为试样清除腐蚀产物后的质量（g）；S为试样表面积（m2）；t为腐蚀时间（h）。

在进行脱锌腐蚀试验后，测定了硅黄铜合金的腐蚀速度，表2为实验结果。由表2可知，硅黄铜合金在CuCl2溶液中的腐蚀速度比对比样HPb59-1铅黄铜的小很多。HPb59-1铅黄铜的腐蚀速度为57.916g/m2.h，硅含量为0.2%的1#合金腐蚀速度仅为21.667 g/m2.h，硅含量为1.0%的5#合金腐蚀速度为39.583g/m2.h。

3 结论

（1）以H65、QSn6.5-1B、Zn18-26为原料制备的无铅硅黄铜的耐脱锌腐蚀性能优于HPb59-1铅黄铜。HPb59-1在CuCl2溶液中的平均脱锌层深度为511.46μm，腐蚀速度为57.916g/m2.h，而硅黄铜的平均脱锌层深度和腐蚀速度均小于HPb59-1。

（2）Si含量为0.2%～0.6%的硅黄铜组织为（α+β）双相组织，且β相不相互连通，脱锌一般是从基体表面的β相开始，当一个β相完全脱Zn后，将扩展到另一个β相，其发展通道是α相界，当β相全部脱锌后再扩展到α相；Si含量为0.8%、1.0%的硅黄铜组织中β相是相通的，其脱锌发展通道是晶界。

（3）在硅黄铜加入的微量元素Sn、Al等在腐蚀过程中会富集到脱锌层并与氧形成氧化膜，对抑制脱锌起到了一定的作用。

参考文献：

[1]Dean M Peter. Lead-free Brass Alloys Seek New Markets[J].Foundry Management & Technology， 2002，130（07）：8-9.

[2]徐进，徐立新.环境铅污染及其毒性的研究进展[J].环境与职业医学，2005，25（03）：271-274.

[3]张新宇，郦剑.饮用水系统黄铜零件表面脱铅的研究[J].表面技术，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.