海洋腐蚀环境与换热器表面处理选型

海洋腐蚀环境海洋腐蚀环境包括海洋大气腐蚀环境和海水腐蚀环境,1﹑海水腐蚀环境海水是一种复杂的多组分水溶液，海水中各种元素都以一定的物理化学形态存在。

海水是一种含盐量相当大的腐蚀性介质，表层海水含盐量一般在3.20％-3.75％之间，随水深的增加，海水含盐量略有增加。

盐分中主要为氯化物，占总盐量的88.7％.由于海水总盐度高，所以具有很高的电导率，海水中pH值通常为8.1-8.2，且随海水深度变化而变化。

若植物非常茂盛，CO2减少，溶解氧浓度上升，pH值可接近10；在有厌氧性细菌繁殖的情况下，溶解氧量低，而且含有H2S，此时pH值常低于7。

海水中的氧含量是海水腐蚀的主要影响因素之一，正常情况下，表面海水氧浓度随水温大体在5~10mg/L范围内变化。

海水温度一般在-2℃-35℃之间，热带浅水区可能更高。

海水中氯离子含量约占总离子数的55％，海水腐蚀的特点与氯离子密切相关。

氯离子可增加腐蚀活性，破坏金属表面的钝化膜。

2﹑海洋大气腐蚀环境大气腐蚀一般被分成乡村大气腐蚀，工业大气腐蚀和海洋大气腐蚀。

乡村地区的大气比较纯净；工业地区的大气中则含有SO2，H2S, NH2和NO2等。

大气中盐雾含量较高，对金属有很强的腐蚀作用。

海洋环境对金属腐蚀同其它环境中的大气腐蚀一样是由于潮湿的气体在物体表面形成一个薄水膜而引起的。

这种腐蚀大多发生在海上的船只、海上平台以及沿岸码头设施上,腐蚀现象是非常严重的,除了在强风暴的天气中，在距离海岸近的大气中的金属材料也强烈的受到海洋大气的影响。

海洋大气中相对湿度较大，同时由于海水飞沫中含有氯化钠粒子，空气的相对湿度都高于它的临界值。

空气中所含杂质对大气腐蚀影响很大，海洋大气中富含大量的海盐粒子，这些盐粒子杂质溶于铜带表面的水膜中，使这层水膜变为腐蚀性很强的电解质，加速了腐蚀的进行，与干净大气的冷凝水膜比，被海雾周期饱和的空气能使铜的腐蚀速度增加几倍。

海洋环境对金属腐蚀的影响因素1﹑盐度盐度是指100克海水中溶解的固体盐类物质的总克数。

一般在相通的海洋中总盐度和各种盐的相对比例并无明显改变，在公海的表层海水中，其盐度范围为3.20％～3.75％，这对一般金属的腐蚀无明显的差异。

但海水的盐度波动却直接影响到海水的比电导率，比电导率又是影响金属腐蚀速度的一个重要因素，同时因海水中含有大量的氯离子，破坏金属的钝化，所以很多金属在海洋环境中遭到严重腐蚀。

2﹑含氧量海洋环境对金属腐蚀是以阴极氧去极化控制为主的腐蚀过程。

海水中的含氧量是影响海洋环境对金属腐蚀性的重要因素。

氧在海水中的溶解度主要取决于海水的盐度和温度，随海水盐度增加或温度升高，氧的溶解度降低。

含氧量增加有利于钝化膜的形成和修补，使钝化膜的稳定性提高，点蚀和缝隙腐浊的倾向减小。

3 ﹑CO2、碳酸盐的影响海水中的CO2主要以碳酸盐和碳酸氢盐的形式存在，并以碳酸氢盐为主。

CO2气体在海水中的溶解度随温度、盐度的升高而降低，随大气中CO2气体分压的升高而升高。

海水中的碳酸盐对金属腐蚀过程有重要影响，碳酸盐通过pH值的增大，在金属表面沉积形成不溶的保护层，从而对腐蚀过程起抑制作用。

4﹑温度的影响海的洋环境中温度随着时间、空间上的差异会在一个比较大的范围变化。

表层海水温度还随季节而呈周期性变化。

温度对海水腐蚀的影响是复杂的。

温度升高，会加速金属的腐蚀。

正常海水含氧量下，温度是影响腐蚀的主要因素。

这是因为含氧量足够高时，控制阴极反应速度的是氧的扩散速度，而不是含氧量。

在海洋环境中对金属钝化，温度升高，钝化膜稳定性下降，点蚀、应力腐蚀和缝隙腐蚀的敏感性增加。

5﹑光照条件铜在光照下会促进铜金属表面的光敏腐蚀反应及真菌类生物的生物活性，这就为湿气和尘埃在金属表面贮存并腐蚀提供更大的可能性。

海洋环境中的材料背阳面比朝阳面腐蚀更快。

这是因为与朝向太阳的一面相比，背向太阳面的金属材料尽管避开太阳光直射,但温度较低，湿润程度更高使腐蚀更为严重。

综上所述,如要使用的铜带能达到在海洋气候下保证一定的耐腐蚀性,我建议:直接使用涂锡铜带来生产海洋船舶上的配套设备,现在国内已有好多厂家在使用涂锡铜带生厂船用换热器,比如:基伊埃,澳森,迪峰,上京奥太华,上海元和等机械设备制造商。

锡是一种银白色的金属，质地柔软，有高度的延展性，容易被抛光刷亮，加热融化。

它是无毒金属，在食品工业中被广泛利用。

此外，可焊性好，在空气中几乎不变色，在硫酸、硝酸、盐酸的稀溶液中几乎不溶解，因此铜引线、焊片、与火药和橡胶接触的零件常采用镀锡⋯。

按电解液的酸碱度来分，镀锡可分为酸性镀锡和紫铜箔碱性镀锡。

酸性镀锡的阴极电流效率高，接近100％，沉积速度快，整平性好，外观漂亮耐久，有很好的防腐装饰作用。

紫铜箔碱性镀锡的镀层与基体金属的结合力好，对镀前的清洗工作要求不高，镀液的分散能力极强且不需要添加有机添加剂。

因此，在电力电容器行业中，常用紫铜碱性镀锡的方法来对紫铜箔进行电镀。

紫铜箔镀锡后冲压成引线片插入在芯子的薄膜中，镀锡的一个作用是防止裸露的铜催化的老化；另一个作用是提高铜的可焊性。

锡、锌对铜合金耐腐蚀性的影响张荣军，张天明( 长安大学工程机械学院，西安7 1 0 0 6 4 ) 摘要：通过在纯铜中添加S n 、Z n 元素铸造试样，采用阳极极化测定法研究在弱酸( p H值为6 ) 、弱碱性( p H 值为8 ) 溶液中S n 、Z n 两元素对铜合金腐蚀行为的影响。

试验结果显示，含5 S n 的铜合金在弱酸性溶液中能形成更加致密和稳定的钝化膜，从而提高铜合金的耐蚀性；在弱碱性溶液中，S n 、Z n 对提高铜合金的耐蚀性作用不明显。

铜具有良好的导热、导电和耐腐蚀等特性，使得其在化工机械零件和海洋工程中有着十分广泛的应用[ 1 q] 。

但是在湿度较高时或在腐蚀性介质中，铜会发生较为严重的腐蚀。

铜合金具有比纯铜更高的耐蚀性，如：黄铜( C u - Z n 合金) 在大气、多种介质水溶液、有机酸中具有良好的耐蚀性；锡青铜( C u - S n 合金) 在各种腐蚀介质中则表现出比黄铜更好的耐蚀性；在C u - Z n 二元合金的基础上添加s n 元素，可以进一步改善铜合金的耐脱锌腐蚀能力。

众所周知，铜的标准电极电位比氢电极电位高，所以在电解质中铜的腐蚀应主要考虑电解质溶解氧和阴离子的还原反应。

这样，铜及其合金的耐蚀性就取决于阻碍氧扩散的表面膜层。

资料表明[ 4 卅] ，在铜中添加Z n ，可以改变C u 2 0表面膜的结构；含s n 铜合金的高耐蚀性取决于稳定而又致密的S n 膜层的形成。

本试验通过在纯铜中添加S n 、z n元素，采用阳极极化测定法来分析铜合金在弱酸( p H一6 ) 和弱碱( p H一8 ) 溶液中的腐蚀行为，并探讨了S n 、z n 元素对其耐蚀性能的影响机理。

1 ．1 试样制备采用电解铜、黄铜、纯锡，以1 0 0 0 g为质量单位，进行成分配比，作为进行熔铸的试验原料。

1 ．1 ．1 铸造设备及工艺用中频感应真空熔炼炉对合金进行熔炼，砂型浇铸成本次试验用四种标准Y型试样。

试样冷却后采用线切割将上部冒口切除，并切取部分小块试样委托西北有色金属研究院进行化学分析，分析结果见表1 。

表1 试样化学成分分析结果1 ．1 ．2均质化处理及工艺由于S n 元素以及凝固温度的影响，合金铸态下易形成晶内偏析，故对含S n试样进行均匀化退火后压延加工，最后进行淬火，以消除因偏析及少量口相产生的影响。

均质化处理及最后的淬火所用加热设备均为S R J X - 4 —9 箱式电阻炉，保温阶段温度偏差为±2 ℃。

1 ．2 电化学试验对均质化处理后的试样进行切割，尺寸为l O m mX 1 0 m mX 6 m m 。

除腐蚀面外，其余五面包括焊接的导线均采用环氧树脂硅胶进行密封。

电化学测试采用三电极体系，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝为辅助电极，为保持试验中p H值稳定，采用美国国家标准局( N B S ) 的p H值标准缓冲溶液中的磷酸盐( 1 +1 ) 作为本次试验溶液。

测试仪器用日本北斗电工生产的全自动极化测定装置及部分自制设备测定阳极极化曲线，评定各试样的耐腐蚀能力，扫描速度为0 ．0 5 mV ／s 。

2 结果与讨论2 ．I 弱酸性溶液中的极化曲线图1 为四种试样在p H值为6 的缓冲溶液中测得的阳极极化曲线。

图1 四种试样在弱酸性溶液中的阳极极化曲线从图1 中可以看出，四种试样的阳极极化曲线都可分为明显的四个不同区域：活性溶解区、活化一钝化过渡区、钝化区和过钝化区。

在电位为一1 2 0 m V时，四种试样处于正常的阳极溶解区域，电流密度基本一致，合金成分差异在该区域产生的差别不明显。

当电位稍微升高一点后，四种试样全部进入活化区域，电流密度急剧增加，进入过渡区。

在该区域内，以C u - 5 Z n 合金的电流密度为最大，C u - 5 S n 合金的电流密度最小。

到达这些最大电流值以后，电位进一步升高，电流密度下降。

在转化区内，试样表面是一种发生急剧变化的不稳定状态，可能形成或正在形成稳定性膜层。

图1中，四种合金的电流密度降低，说明都有稳定膜层的形成。

尤其以含S n合金的电流密度降低最为明显，而且电流密度的波动也是以含有S n的合金为最小。

随着电位的进一步提高，四种合金进入钝化区。

曲线显示，在钝化区，C u - 5 S n合金的维钝电流密度最小，C u - 5 S n - 5 Z n 合金次之，可以视为C u - 5 S n 合金、C u - 5 S n - 5 Z n 合金生成了极其稳定的膜层。

C u - 5 Z n合金和C u曲线犬齿交错，而且C u - 5 Z n合金出现电流振荡区。

电流振荡区的产生是因为开始形成的膜层比较疏松，易破裂。

破裂处铜溶解重新形成新的膜层覆盖在电极上，即存在着电极表面多层膜的溶解和再形成的竞争。

随着电位的提高，膜层的钝化占微弱优势，此时钝化膜比较厚，且容易溶解破裂。

所以，在p H值为6的弱酸介质中，含有S n的铜合金能够形成稳定和致密的膜层，减小了铜的维钝电流密度，从而提高了铜的耐蚀性。

C u - S Z n二元合金和纯铜曲线相比差别很小，对提高铜的耐蚀性作用不明显。

可以推定，随着电位上升，C u - 5 Z n二元合金中Z n将发生析出，从而不会形成致密的膜层。

这一试验结果与以前对铜合金在弱酸性溶液中有关耐蚀性的认识是完全一致的。

2 ．2 弱碱性溶液中的极化曲线图2 是p H值为8 的缓冲溶液中阳极极化曲线测试结果。

从图2中可以看出，四种试样的阳极极化曲线与p H值为6 的曲线相比也存在明显的活性溶解区、活化一钝化过渡区、钝化区和过钝化区。

不同的是在活化区域内看不出合金化学成分与电流密度之间的明显关系，且电流密度只有p H值为6 缓冲溶液时的1 ／1 0 左右，说明铜及其合金在此电解质中具有良好的耐蚀性。