千年銅器至今完好 強大的抗耐腐蝕能力(1張圖片)
  • 23年12月19日 13:42发布

作者簡介:芝麻开门,古董臺灣網網站站長,愛好古董古玩收藏,尤擅長古錢幣類鑒定。

  1銅的耐蝕性

  銅的電極電位為0.34V±0.01V,比氫高,是電位較正的金屬,一般環境下銅的化學穩定性較高。在酸性溶液中不會置換氫,電化學腐蝕一般不發生放氫反應,在非氧化性酸和不充空氣或氧的酸溶液中幾乎不受腐蝕。但在氧化性硝酸和濃硫酸中則迅速溶解,在濃鹽酸或氨水中易生成絡合離子而溶解,銅易溶於氰化物。

  銅離子濃度對其電位影響較大,攪拌溶液或加大流速會使銅的電極電位強烈地移向負方,銅表面被高速流動溶液沖刷的區域是陽極。在溶液中加入絡合離子也會使電極電位移向負方。

  許多銅合金暴露於氨或銨鹽氣氛中時會產生應力腐蝕斷裂。含鋅大於15%的黃銅最為敏感,銅和大多數不含鋅或含鋅量低的銅合金,對應力腐蝕並不敏感,由於應力腐蝕開裂除了有對應力敏感的材料外,還需要拉應力和合適的介質,去除其中一個環節能控制應力腐蝕斷裂的發生。

  含鋅銅合金中的鋅是比銅更活潑的金屬,容易選擇性地從合金中去除,形成脫鋅腐蝕。含鋅量大於15%的銅鋅合金最容易脫鋅,留下多孔易脆的銅。

  銅能和許多元素形成固溶體,因此銅合金的組織很多是單相的,合理選擇銅合金通常比純銅的耐腐蝕性更好,因為,它既有基體銅的熱力學穩定性,又有添加成分形成的表面保護膜的穩定性。 

  2大氣及氣體腐蝕

  銅及銅合金在各種大氣下都具有良好的耐腐蝕性,暴露在空氣中時,表面會與空氣中的氧反應,迅速形成一層緻密的氧化物薄膜,對基體起保護作用。這種氧化物薄膜主要是Cu2O。在一般大氣中可生成孔雀石,在某些特殊的惡劣環境中,例如H2S、SO2、NH3等污染的潮濕大氣中,銅合金會加速腐蝕,並容易出現腐蝕斑點。

  銅在還原性氣體中,例如CO、H等,表面會受到保護,但在400℃以上會引起氫脆。銅在空氣中加熱時,從低溫到高溫,氧化的顏色逐漸變化,低溫下氧化生成紅色氧化亞銅,隨著溫度升高生成黑色氧化銅,在更高溫度時,氧化銅會分解生成氧化亞銅和游離氧。

  合金元素對銅合金的耐大氣和氣體腐蝕有一定的影響:鈹、鋁、鎂能強烈抑制和降低銅合金的氣體腐蝕;硅、錫、鋅能明顯地抑制腐蝕;鈣、鋰、鈦能稍微抑制腐蝕;錳、鐵、鎳、磷沒有影響;鉻、鈰、砷能顯著增大氣體腐蝕。

  3水溶液腐蝕

  水溶液腐蝕一般遵循電化學機制。當金屬與電解質溶液接觸時,在金屬表面形成腐蝕原電池。金屬表面存在第二相、夾雜物、缺陷、晶粒位向差、成分不均勻、局部應力等而形成陽極區和陰極區,陽極區和陰極區存在電位差,水溶液參與形成電解質和電流通道,發生氧化還原反應,使界面處的金屬變為離子、絡離子而溶解,或者生成氧化物或氫氧化物使金屬遭到破壞。

  由於這些陽極區和陰極區尺寸很小且數量眾多,而且相間分佈,所以基本上發生均勻腐蝕,腐蝕產物也會均勻覆蓋在金屬表面上。若陽極固定在一個位置,則會發生局部腐蝕,例如點蝕或脫鋅。

  銅合金廣泛應用於水管和冷凝管,要經受河水、海水、地下水等天然水的腐蝕,一般情況下,淡水的腐蝕性比海水輕,污染水的腐蝕性比較嚴重。

  污染水中由於含有硫化氫等而引起點蝕,海水中含硫化物1~2ug/g,就會引起腐蝕加速。某些耐蝕的銅合金,耐海水腐蝕性主要依賴於表面生成的一層穩定的保護膜。在海水中由於海生物在銅管內附著腐爛分解沉積下來而發生局部腐蝕或點蝕,當水的流速過低或停機使用時,附著比較嚴重。另外在銅管的端部,由於水的渦流和氣泡破裂,造成衝擊腐蝕。水中含有堅硬的懸浮物,劃傷管內表面膜而引起砂蝕。

  銅在酸性水溶液中,不置換氫,在非氧化性條件下實際上不會腐蝕,但大多數溶液中都含有空氣,都可能進行陰極去極化作用而發生腐蝕。在氧化性酸中則迅速腐蝕。銅在很大範圍內能耐鹼性溶液腐蝕,但在熱的濃鹼溶液中則明顯腐蝕。由於氨能導致應力腐蝕,所以銅合金一般不在含氨的介質中使用。

  這就是為什麼,古墓中青銅器能保存千年,日常使用的銅產品也能耐腐蝕。

 

THE END
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