三辊行星轧机轧制铝包铜管与纯铜管的耐腐蚀性能研究(附件)【字数：10347】
铜铝双金属复合材料因为其优良的综合性能受到广泛关注，越来越多的学者对其进行深入研究并取得了很多成果。我国专家首次将三辊行星轧制技术应用于铝包铜管材的生产，实现了铜铝复合界面的冶金结合，使两者之间紧密结合，避免了两者界面间的电化学腐蚀。为了对比两者耐腐蚀性能，本课题采用对比试样腐蚀前后质量的变化和对比腐蚀电位和腐蚀电流两种方法。为此，本文设计了三个实验浸泡腐蚀试验，盐雾腐蚀试验和电化学试验。浸泡腐蚀的浸泡液采用1mol/L的NH4Cl溶液，试验在室温条件下进行；盐雾腐蚀实验根据国家标准，采用化学纯或分析纯，浓度为5%（质量比）的NaCl溶液，试验温度恒定为35（±2）摄氏度；电化学试验采用动态恒电位法，选用的电解液是3.5%（质量比）的NaCl溶液，辅助电极为铂片，参比电极为饱和甘汞电极。浸泡试验前，纯铜管的质量为5.0946g，铝包铜管的质量为1.2708g，试验结束后，纯铜管的质量为5.0664g，铝包铜管的质量为1.2810g。盐雾实验前，内部密封的纯铜管试样的质量为3.9096g，铝包铜管试样的质量为3.3282g，另一组试样纯铜管试样的质量为3.9120g，铝包铜管试样的质量为1.5485g，试验结束后，内部密封的纯铜管试样的质量为3.9320g，铝包铜管试样的质量为3.3325g，不密封的纯铜管试样腐蚀后质量为3.6992g，不密封的铝包铜管试样质量为1.5481g。电化学试验纯铜管的腐蚀电位为-0.079V和-0.077V，腐蚀电流为1.288e+009A和1.231e+009A，铝包铜管的腐蚀电位为-0.647V和-0.643V，腐蚀电流为1.990e-004A和3.166e-004A。由上述数据我们可以看出，纯铜管的耐腐蚀性能没有铝包铜管的好，试样密封后质量的变化明显大于不密封，铵根离子的存在会加快腐蚀速率。关键词三辊行星轧制；铝包铜管；耐腐性；
目录
第一章绪论 1
1.1 引言 1
1.2研究测试方法 1
1.2.1浸泡腐蚀实验 1
1.2.2电化学腐蚀实验 2
1.2.3盐雾腐蚀实验 2
1.3国内外研究综述 4
1.3.1三辊行星轧制工艺 4
1.3.2铝铜复合技术 5
1.4本课题研究内容 5 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
第二章实验材料及内容 7
2.1实验材料 7
2.2实验设备及方法 8
2.2.1浸泡试验 8
2.2.2电化学试验 9
2.2.3中性盐雾试验 10
第三章 实验结果及讨论 13
3.1浸泡试验 13
3.1.1质量的变化 13
3.1.2微观形貌的对比 13
3.2电化学试验 15
3.3中性盐雾试验 16
3.3.1质量变化的对比 16
3.3.2腐蚀形貌的对比 16
结论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
第一章 绪论
1.1 引言
自18世纪开始，科学技术的发展日新月异，各种各样的现代化物品、器械如雨后春笋般纷纷出现，单一材料已经很难满足这些现代化设备的性能要求，双金属及多金属复合材料的研究迫在眉睫。在设计上，双金属复合材料能使各组元的优良性能综合在一起，充分发挥各组元的性能，使材料获得优良的综合性能，且复合材料适用范围非常广，近年来收到各领域的广泛关注。随着现代工业技术的发展，多金属复合材料以其结构轻量化和优异的耐磨、热学和电学性能方面的优势，逐渐在运输、热管理、民航、工业和体育休闲产业等领域实现商业化的应用，在新材料领域确立了不可动摇的地位[1]。
铜铝双金属复合材料既具有铜组元所具有的高导电、导热率特点，又具有铝的质轻、耐腐蚀、美观、经济等优点。因此，各行各业对铜铝双金属复合材料的研究越来越多，复合材料各项性能正被逐渐开发，并被广泛应用于电气、电力、冶金、机械、汽车、能源等领域，主演用于生产铜包铝电缆、散热翅片、复合接头、电子封装等。但其力学性能、耐腐蚀性能、耐磨性以及耐氧化性能等都有待研究。本文主要研究铝包铜管在酸性腐蚀环境下的耐腐蚀性，以及其被腐蚀后相应性能的变化，并与纯铜管相比较。
1.2研究测试方法
盐雾腐蚀实验是目前最常用的检测材料耐腐性的试验方法，分为酸性盐雾实验和中性盐雾实验，不同的实验对应的实验温度，实验环境都不一样[19]。检测材料耐腐蚀性能除了盐雾腐蚀实验，还有浸泡腐蚀实验，以及电偶腐蚀实验等等。
1.2.1浸泡腐蚀实验
浸泡腐蚀实验是将被测材料放入腐蚀液中，然后根据不同的材料确定浸泡腐蚀时间。浸泡腐蚀实验有全浸试验，半浸试验和间浸试验三种。全浸试验是指试样完全浸入溶液的浸泡试验，全浸试验操作简单且重现性好。在实验室试验中，这种试验方法比较容易控制一些重要的影响腐蚀的因素。半浸腐蚀试验也称为水线腐蚀试验。试验是将金属材料部分浸入溶液，使相交界的液面线长期保持在金属表面的同一位置，液面线位置的金属材料造成严重的局部腐蚀现象。间断浸泡试验又称交替浸泡试验,试验是将金属试样在液态腐蚀介质和暴露在空气中来回浸入。这种试验是一种模拟自然腐蚀试验,也是一种加速腐蚀试验。它可以模拟潮水涨落引起的潮差带来的腐蚀及波浪冲击;大气中经常遇到的下雨、结露和干燥交替出现的状态;以及化工设备中的溶液运动和储槽中的液面升降引起的间歇腐蚀[14]。一般将腐蚀液pH控制在中性范围（6.5——7.2）内，也可以为弱酸性或者弱碱性，以此来加快腐蚀速率。实验温度一般控制在50度左右。
1.2.2电化学腐蚀实验
电化学腐蚀实验是将被腐蚀材料做成电极，再与惰性材料连接放入电解液（腐蚀介质）中形成电化学腐蚀。以电极电位为横轴，以电流密度竖轴绘制极化曲线。极化曲线分为四个区，活性溶解区、过渡钝化区、稳定钝化区、过钝化区。极化曲线测定的方法有恒电位法和恒电流法两种恒电位法又分静态法和动态法两种，本实验选用动态恒电位法。动态恒电位法是使电极电势以较慢的速度连续地改变，并测量对应电位下的瞬时电流值，取瞬时电流的对数，并与对应的电极电势作图，获得电极材料的极化曲线。待极化曲线测定完成后，比较材料的自腐蚀电位及自腐蚀电流，就可以对比材料耐腐性能的强弱。自腐蚀电位越高，耐腐蚀性能越好，自腐蚀电流越低，耐腐蚀性能越好。
1.2.3盐雾腐蚀实验
按照腐蚀环境产生的方法，盐雾腐蚀试验分为天然暴露试验与人工加速模拟试验两种。天然暴露试验是在真实的大自然环境利用自然腐蚀环境进行试验，这样做优点是试验环境条件与真实一致，但自然环境不稳定。人工模拟盐雾试验是利用具有一定容积的试验箱模拟盐雾环境,对产品的耐盐雾腐蚀性能进行考核,其盐雾环境中的氯化钠浓度,是自然环境盐雾含量的几倍或几十倍,腐蚀速度大大提高,得出结果的时间也大大缩短,而且试验的可现性比较好。人工模拟盐雾试验又包括中性盐雾试验、醋酸盐雾试验、铜盐加速醋酸盐雾试验、交变盐雾试验[19]。
中性盐雾腐蚀试验是出现最早、应用领域最广的一种人工模拟自然腐蚀的方法。根据国家标注，中性盐雾实验采用溶液为5%的氯化钠，溶液的pH值设定在中性范围内，试验的温度设定为(35士2)℃。由于中性盐雾试验所需时间较长，学者们在中性盐雾试验的基础上发展出了醋酸盐雾试验，它是将少许冰醋酸加入5%的氯化钠溶液中，使溶液的pH值降到酸性范围内（3左右），这就使实验的腐蚀速度要比中性盐雾试验快约3倍。铜盐加速醋酸盐雾试验是国外新出现的一种快速试验方法，它是针对特殊镀层而出现的一种腐蚀试验方法。这种试验是在腐蚀溶液中加入少量铜盐，同时也将试验温度提高为50摄氏度，加入铜盐是为了使铜盐与钢铁零件及镍镀层之间产生较大的电极电位差，强烈的诱发材料腐蚀，这样便可以在较短的时间内得到结果。交变盐雾试验由中性盐雾试验和恒定湿热试验组成，它将产品交替暴露在盐雾和湿热两种环境条件下，通过潮湿环境的渗透，使盐雾腐蚀不但在产品表面产生，也在试样内部产生。
目录
第一章绪论 1
1.1 引言 1
1.2研究测试方法 1
1.2.1浸泡腐蚀实验 1
1.2.2电化学腐蚀实验 2
1.2.3盐雾腐蚀实验 2
1.3国内外研究综述 4
1.3.1三辊行星轧制工艺 4
1.3.2铝铜复合技术 5
1.4本课题研究内容 5 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
第二章实验材料及内容 7
2.1实验材料 7
2.2实验设备及方法 8
2.2.1浸泡试验 8
2.2.2电化学试验 9
2.2.3中性盐雾试验 10
第三章 实验结果及讨论 13
3.1浸泡试验 13
3.1.1质量的变化 13
3.1.2微观形貌的对比 13
3.2电化学试验 15
3.3中性盐雾试验 16
3.3.1质量变化的对比 16
3.3.2腐蚀形貌的对比 16
结论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
第一章 绪论
1.1 引言
自18世纪开始，科学技术的发展日新月异，各种各样的现代化物品、器械如雨后春笋般纷纷出现，单一材料已经很难满足这些现代化设备的性能要求，双金属及多金属复合材料的研究迫在眉睫。在设计上，双金属复合材料能使各组元的优良性能综合在一起，充分发挥各组元的性能，使材料获得优良的综合性能，且复合材料适用范围非常广，近年来收到各领域的广泛关注。随着现代工业技术的发展，多金属复合材料以其结构轻量化和优异的耐磨、热学和电学性能方面的优势，逐渐在运输、热管理、民航、工业和体育休闲产业等领域实现商业化的应用，在新材料领域确立了不可动摇的地位[1]。
铜铝双金属复合材料既具有铜组元所具有的高导电、导热率特点，又具有铝的质轻、耐腐蚀、美观、经济等优点。因此，各行各业对铜铝双金属复合材料的研究越来越多，复合材料各项性能正被逐渐开发，并被广泛应用于电气、电力、冶金、机械、汽车、能源等领域，主演用于生产铜包铝电缆、散热翅片、复合接头、电子封装等。但其力学性能、耐腐蚀性能、耐磨性以及耐氧化性能等都有待研究。本文主要研究铝包铜管在酸性腐蚀环境下的耐腐蚀性，以及其被腐蚀后相应性能的变化，并与纯铜管相比较。
1.2研究测试方法
盐雾腐蚀实验是目前最常用的检测材料耐腐性的试验方法，分为酸性盐雾实验和中性盐雾实验，不同的实验对应的实验温度，实验环境都不一样[19]。检测材料耐腐蚀性能除了盐雾腐蚀实验，还有浸泡腐蚀实验，以及电偶腐蚀实验等等。
1.2.1浸泡腐蚀实验
浸泡腐蚀实验是将被测材料放入腐蚀液中，然后根据不同的材料确定浸泡腐蚀时间。浸泡腐蚀实验有全浸试验，半浸试验和间浸试验三种。全浸试验是指试样完全浸入溶液的浸泡试验，全浸试验操作简单且重现性好。在实验室试验中，这种试验方法比较容易控制一些重要的影响腐蚀的因素。半浸腐蚀试验也称为水线腐蚀试验。试验是将金属材料部分浸入溶液，使相交界的液面线长期保持在金属表面的同一位置，液面线位置的金属材料造成严重的局部腐蚀现象。间断浸泡试验又称交替浸泡试验,试验是将金属试样在液态腐蚀介质和暴露在空气中来回浸入。这种试验是一种模拟自然腐蚀试验,也是一种加速腐蚀试验。它可以模拟潮水涨落引起的潮差带来的腐蚀及波浪冲击;大气中经常遇到的下雨、结露和干燥交替出现的状态;以及化工设备中的溶液运动和储槽中的液面升降引起的间歇腐蚀[14]。一般将腐蚀液pH控制在中性范围（6.5——7.2）内，也可以为弱酸性或者弱碱性，以此来加快腐蚀速率。实验温度一般控制在50度左右。
1.2.2电化学腐蚀实验
电化学腐蚀实验是将被腐蚀材料做成电极，再与惰性材料连接放入电解液（腐蚀介质）中形成电化学腐蚀。以电极电位为横轴，以电流密度竖轴绘制极化曲线。极化曲线分为四个区，活性溶解区、过渡钝化区、稳定钝化区、过钝化区。极化曲线测定的方法有恒电位法和恒电流法两种恒电位法又分静态法和动态法两种，本实验选用动态恒电位法。动态恒电位法是使电极电势以较慢的速度连续地改变，并测量对应电位下的瞬时电流值，取瞬时电流的对数，并与对应的电极电势作图，获得电极材料的极化曲线。待极化曲线测定完成后，比较材料的自腐蚀电位及自腐蚀电流，就可以对比材料耐腐性能的强弱。自腐蚀电位越高，耐腐蚀性能越好，自腐蚀电流越低，耐腐蚀性能越好。
1.2.3盐雾腐蚀实验
按照腐蚀环境产生的方法，盐雾腐蚀试验分为天然暴露试验与人工加速模拟试验两种。天然暴露试验是在真实的大自然环境利用自然腐蚀环境进行试验，这样做优点是试验环境条件与真实一致，但自然环境不稳定。人工模拟盐雾试验是利用具有一定容积的试验箱模拟盐雾环境,对产品的耐盐雾腐蚀性能进行考核,其盐雾环境中的氯化钠浓度,是自然环境盐雾含量的几倍或几十倍,腐蚀速度大大提高,得出结果的时间也大大缩短,而且试验的可现性比较好。人工模拟盐雾试验又包括中性盐雾试验、醋酸盐雾试验、铜盐加速醋酸盐雾试验、交变盐雾试验[19]。
中性盐雾腐蚀试验是出现最早、应用领域最广的一种人工模拟自然腐蚀的方法。根据国家标注，中性盐雾实验采用溶液为5%的氯化钠，溶液的pH值设定在中性范围内，试验的温度设定为(35士2)℃。由于中性盐雾试验所需时间较长，学者们在中性盐雾试验的基础上发展出了醋酸盐雾试验，它是将少许冰醋酸加入5%的氯化钠溶液中，使溶液的pH值降到酸性范围内（3左右），这就使实验的腐蚀速度要比中性盐雾试验快约3倍。铜盐加速醋酸盐雾试验是国外新出现的一种快速试验方法，它是针对特殊镀层而出现的一种腐蚀试验方法。这种试验是在腐蚀溶液中加入少量铜盐，同时也将试验温度提高为50摄氏度，加入铜盐是为了使铜盐与钢铁零件及镍镀层之间产生较大的电极电位差，强烈的诱发材料腐蚀，这样便可以在较短的时间内得到结果。交变盐雾试验由中性盐雾试验和恒定湿热试验组成，它将产品交替暴露在盐雾和湿热两种环境条件下，通过潮湿环境的渗透，使盐雾腐蚀不但在产品表面产生，也在试样内部产生。
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