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镍铝青铜的耐腐蚀行为及应用

来源:广东赫达金属材料有限公司   发布时间:2024-05-21   点击量:173

什么是镍铝青铜

      自20世纪40年代起,铸态镍铝青铜由于其优异的机械性能和耐海洋腐蚀性能,替代黄铜成为船舶螺旋桨的主要材料。其优异的耐蚀性能得益于镍铝青铜合金在含氯溶液中,伴随着腐蚀的发生,可在表面生成保护性的腐蚀产物膜。喷丸作为一种成本低廉、不受工件形状限制的表面处理工艺,被广泛应用于提高工件机械性能、耐蚀性能和抗疲劳性能。

      铸态镍铝青铜中主要包含粗大的富铜α基体相、残余β’马氏体相、富铁铝镍的玫瑰花型κⅡ相、富铝镍的层片状κⅢ相和微小的κⅣ相。镍铝青铜浸泡48小时生成的腐蚀产物膜较薄,可观察到残余β’相与α+κⅢ共析区中的α相位置的腐蚀坑。浸泡240小时后腐蚀产物膜达到一定厚度,腐蚀坑被完全覆盖,形成均一的蜂窝状表面结构。随着浸泡时间的增长,膜层逐渐增厚,耐蚀性不断提高。

      

镍铝青铜的微观组织

       镍铝青铜合金由铝青铜合金添加合金成分演变而来。早在1910年,科学家就发现α+β双相铝青铜合金具有优异的力学与耐蚀性能。但由于当时铸造水平有限,铝青铜在熔炼时容易吸氧生成Al2O3夹杂,使得合金性能大大降低,且铝青铜缓冷时,组织难以精确控制。当铝青铜缓冷至565℃以下时,β相发生共析转变,分解为α+γ2相共析组织。γ2相的Al含量高于α和β相,因此电势低,容易被腐蚀。尤其是当γ2相形成网状结构时,腐蚀渗透速率达到了原本α/β相的5~6倍

      

镍铝青铜的腐蚀行为

       由于镍铝青铜为五元合金且显微组织复杂,其在海水(或盐水)中的腐蚀特征包括选相腐蚀和腐蚀产物膜的生成。在这个过程中,铜元素和铝元素的腐蚀溶解与其腐蚀产物的生成扮演了重要角色。

       镍铝青铜中铜元素的腐蚀与其他铜合金或纯铜在盐水中的腐蚀行为类似。已有的文献报道中,铜腐蚀溶解并以腐蚀产物沉积在镍铝青铜表面的方式有两种

       

镍铝青铜的性能和应用

       镍铝青铜合金具有与超级不锈钢相当的耐海水均匀腐蚀、空泡腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳性能,同时具备抗生物污损和价格低廉等的优点,被广泛应用于海洋工程部件。其优异的耐蚀性能得益于合金元素的共同作用,使得铸态镍铝青铜

具有较为合理的显微组织与相成分,同时在腐蚀过程中表面可生成保护性腐蚀产物膜。

       因此,系统研究镍铝青铜腐蚀产物膜生长过程及破损后的自修复过程有助于理解膜层对镍铝青铜的保护作用。同时高分辨率的原位研究手段可在实际腐蚀环境中实时获得更多微观尺度的腐蚀信息,揭示镍铝青铜的腐蚀萌发和腐蚀产物膜在初期生长过程,对长期腐蚀行为进行预判。

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