金屬銅在含氯離子溶液中腐蝕—抗腐蝕性能比較

侯東輝

摘 要 采用極化曲線、循環(huán)伏安曲線和電化學阻抗譜電化學方法，對金屬銅在含氯離子溶液的電化學腐蝕行為進行了研究。結果表明：隨著氯離子濃度增大，金屬銅腐蝕電位正向移動，腐蝕速率增大。當氯離子濃度到達一定程度，腐蝕電位向相反方向移動。

關鍵詞 銅 氯離子濃度 腐蝕速率

中圖分類號：TG174 文獻標識碼：A

0引言

銅在電子、通訊和電工行業(yè)是不可或缺的重要金屬材料之一。根據(jù)美國等世界發(fā)達國家的統(tǒng)計，由于腐蝕而造成的損失，占國民收入GDP的2.5%到4%，我國在70年代后陸續(xù)對許多行業(yè)進行了統(tǒng)計調查，其中腐蝕造成的損失數(shù)字比例大致在3%到4%。應用實踐表明在各種腐蝕介質中，使用緩蝕劑抑制銅及其合金的腐蝕是經(jīng)濟有效的方法。

1實驗方法

實驗材料：純銅。

腐蝕介質：配置0.1M.L-2的NaNO3溶液。配置0.004 mol.L-1NaCl、0.008 mol.L-1NaCl、0.012 mol.L-1NaCl、0.016mol.L-1NaCl、0.020mol.L-1NaCl。

電極體系：參比電極為飽和甘汞電極，輔助電極為鉑電極，工作電極為銅。

實驗前試樣工作面用水砂紙逐級打磨至平整，用金剛石研磨膏進行拋光。經(jīng)丙酮除油，蒸餾水沖洗，冷風吹干。

測量銅在0.1M NaNO3溶液的陽極極化曲線、塔菲爾曲線、阻抗曲線。

恒電位法，電化學工作站（如圖2）。

（1）將銅電極用砂紙磨至鏡面光亮，用蒸餾水沖洗，在冷風下吹干。

（2）洗凈電極池，注入待測溶液NaNO3溶液，然后將研究電極：銅，輔助電極：鉑電極，參比電極：飽和甘汞電極，鹽橋裝入電池內(nèi)，搖勻溶液，連接好電線，穩(wěn)定15分鐘。

（3）打開工作站，找到線性掃描曲線，調節(jié)恒電位儀，設定好參數(shù)，使初始電位在-0.4V，終止電位在-1.4V，控制電位掃描速度為0.5 mv.s-1。點擊開始，將測得的數(shù)據(jù)保存，作圖保存。

（4）按上述步驟重復操作，分別使用工作站作出塔菲爾曲線，交流阻抗圖像。

2結果與討論

2.1 極化曲線

通過對比圖3中1與其他三條曲線，可以明顯看出NaCl溶液對金屬銅的腐蝕產(chǎn)生影響。圖3是銅在不同濃度的NaCl溶液的極化曲線，可以看出不同濃度的NaCl溶液對金屬銅的腐蝕不同，隨著濃度的增大，腐蝕電位正移，說明氯離子的存在對金屬銅的腐蝕程度越強。由于溶液中氯離子濃度的升高引起金屬銅的陽極溶解速度增加，從而使金屬銅的腐蝕速度增大，當溶液中氯化鈉含量大于0.08mol/L之后，由于金屬銅最初腐蝕速度很大，很快出現(xiàn)了腐蝕產(chǎn)物增加了金屬銅的陽極極化，再加上由于溶液中溶解氧的減少所引起的陰極去極化作用降低等原因，金屬銅的腐蝕速度反而有所下降。

2.2金屬銅在不同濃度的NaCl溶液中的塔菲爾曲線

根據(jù)圖4可以看出NaCl溶液對金屬銅的腐蝕產(chǎn)生影響，影響金屬銅的自腐蝕電流與自腐蝕電位。隨著NaCl溶液濃度的增大，自腐蝕電流逐漸增大，自腐蝕電位也在逐漸增大。NaCl溶液對金屬銅的腐蝕逐漸增強。

（1）通過金屬銅極化曲線的測定，證實了氯離子促進金屬銅的陽極溶解過程。

（2）氯離子濃度對氧在金屬銅上的陰極還原影響不大，但由于金屬銅在氯化鈉溶液中形成CuCl或 CuCl2- 等絡合物，氯離子濃度改變影響銅離子的陰極還原。

（3）按照下式可解釋金屬銅在含氯離子溶液中腐蝕行為的變化規(guī)律。

3結論

采用恒電位實驗方法研究銅在不同濃度NaCl溶液及在不同濃度的硝酸鈉緩蝕劑溶液中的腐蝕行為，分別獲得了銅在不同氯離子濃度和添加不同濃度硝酸鈉緩蝕劑下的極化曲線。結果表明，隨著Cl-濃度的增大，腐蝕電位先正移后負移，自腐蝕電流先增大后減小，可以得出銅的腐蝕速率隨氯離子濃度增大先增大后減小。

參考文獻

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