อิทธิพลและกลไกของธาตุผสมต่อความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลือง

อิทธิพลและกลไกของธาตุผสมต่อความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลือง

ทองเหลืองเป็นโลหะผสมทองแดงที่มีสังกะสีเป็นส่วนประกอบหลัก โดยทั่วไปปริมาณสังกะสีจะอยู่ระหว่าง 10% ถึง 50% ปริมาณสังกะสีของทองเหลืองอุตสาหกรรมน้อยกว่า 50% เป็นทองเหลืองเฟสเดียวและทองเหลืองสองเฟส + ทองเหลือง [1]. เมื่อเทียบกับทองแดงบริสุทธิ์ ทองเหลืองไม่เพียงแต่มีลักษณะทั่วไปของทองแดงและโลหะผสมทองแดงเท่านั้น แต่ยังมีคุณสมบัติทางกลได้ดีกว่าทองแดงบริสุทธิ์อีกด้วย อีกทั้งมีข้อดีคือ ราคาถูก และสีสวยงาม ทำให้เป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและประหยัดที่สุด . โลหะผสมทองแดง

ความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลืองถือเป็นประสิทธิภาพที่สำคัญอย่างยิ่ง ทองเหลืองที่ทนต่อการกัดกร่อนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุแลกเปลี่ยนความร้อน เช่น ท่อคอนเดนเซอร์ในโรงไฟฟ้าและเรือ เนื่องจากมีการนำความร้อนและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม ทองเหลืองยังคงประสบปัญหาการกัดกร่อนแบบดีซิงค์ซิฟิเคชั่นและการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นในระหว่างการใช้งาน ซึ่งนำอันตรายที่ซ่อนอยู่มากมายมาสู่การผลิตภาคอุตสาหกรรม การปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลืองเพิ่มเติมและการป้องกันความล้มเหลวในการกัดกร่อนของท่อทองเหลืองมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดำเนินงานที่ปลอดภัยและประหยัดของภาคอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง

1. อิทธิพลขององค์ประกอบโลหะผสมต่อความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลือง

เพื่อยับยั้งการสลายตัวของทองเหลือง นักวิจัยได้ใช้มาตรการหลายอย่าง วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดคือการเพิ่มองค์ประกอบอัลลอยด์ ธาตุผสมที่ใช้ในปัจจุบัน ได้แก่ ดีบุก อลูมิเนียม นิกเกิล แมงกานีส สารหนู โบรอน พลวง ธาตุหายาก ฯลฯ เมื่อเติมธาตุโลหะผสมเพียงอย่างเดียว โดยทั่วไปจะมีการเติมในปริมาณที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีที่สุด เมื่อเพิ่มองค์ประกอบการผสมหลายรายการจะมีการเติมในปริมาณที่เหมาะสมที่สุด และสัดส่วน จึงทำให้เกิดผลเสริมฤทธิ์กัน ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลืองเมื่อเทียบกับทองเหลืองด้วยการเพิ่มองค์ประกอบเพียงชิ้นเดียว การเลือกส่วนผสมโลหะผสมหลายรายการอย่างเหมาะสมและการกำหนดปริมาณและสัดส่วนการเติมที่เหมาะสมที่สุดเพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลืองเป็นประเด็นสำคัญในการออกแบบองค์ประกอบของโลหะผสม

อย่างไรก็ตาม การเพิ่มองค์ประกอบอัลลอยด์ย่อมส่งผลเสียต่อคุณสมบัติอื่นๆ ของโลหะผสมอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้น ในขณะที่ใช้วิธีการผสมเพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน การหลีกเลี่ยงหรือลดผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อคุณสมบัติอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการรับรองความสามารถในการขึ้นรูปและการประมวลผลที่ครอบคลุมที่ดี จึงเป็นประเด็นสำคัญอีกประการหนึ่งในการออกแบบองค์ประกอบของโลหะผสม รายการด้านล่างนี้คือผลกระทบของธาตุผสมที่ใช้กันทั่วไปในทองเหลืองเชิงซ้อนต่อคุณสมบัติของธาตุเหล่านั้นและการทำงานร่วมกันของธาตุที่มีระหว่างกัน

1.1 ผลของสารหนู

ในปี 1928 R. May[2] รายงานว่าการเติมสารหนูในปริมาณเล็กน้อยลงในทองเหลืองสามารถยับยั้งการสลายตัวของทองเหลืองได้ ต่อจากนั้นนักวิชาการในประเทศและต่างประเทศได้ทำการศึกษาจำนวนมากเกี่ยวกับกลไกการยับยั้งสารหนูในการยับยั้งการสลายตัวของทองเหลือง มีสองมุมมองหลัก มุมมองหนึ่งก็คือการเติมสารหนูจะยับยั้งกระบวนการแคโทด ซึ่งก็คือกระบวนการวางตำแหน่งใหม่ของทองแดง ดังนั้นจึงยับยั้งกระบวนการสลายสังกะสี R. May[2] เสนอว่าเมื่อทองเหลืองที่เติมด้วย As สัมผัสกับน้ำทะเล จะมีชั้นฟิล์มของ As สะสมอยู่บนพื้นผิวของโลหะผสมทองแดง ฟิล์มนี้ทำหน้าที่เป็นตัวพาออกซิเจนและสามารถออกซิไดซ์ Cu+ ไปเป็น Cu2+ จากนั้น Cu2+ จะถูกแปลงเป็นด่างที่ไม่ละลายน้ำ สูตรคลอไรด์จะสะสมอยู่บนพื้นผิว ซึ่งจะช่วยลดความเข้มข้นของไอออนทองแดงใกล้กับส่วนต่อประสาน และยับยั้งกระบวนการสะสมใหม่ของทองแดง Luo[3] เชื่อว่าการเติมสารหนูจะช่วยลดศักยภาพที่สูงเกินของไฮโดรเจนบนทองเหลือง ทำให้ไฮโดรเจนลดลงก่อนที่ทองแดงจะอยู่ที่ตำแหน่งแคโทด ดังนั้นจึงยับยั้งการสะสมใหม่ของทองแดง Lucey[4] เชื่อว่ามีเพียง Cu2+ เท่านั้นที่สามารถลดเป็นทองแดงได้ด้วยทองเหลือง และปริมาณสารหนูที่ติดตามได้จะลด Cu2+ ให้เป็น Cu+ ทำให้ความเข้มข้นของ Cu2+ อยู่ที่ระดับมาก ระดับต่ำและยับยั้งการสะสมของทองแดง อีกมุมมองหนึ่งคือสารหนูยับยั้งการเกิด dezincification โดยการยับยั้งกระบวนการขั้วบวก ซึ่งก็คือกระบวนการละลายพิเศษของสังกะสี Langenger[4] ศึกษากลไกของสารหนูในตัวกลาง CuCl2 หรือ CuCl 5% HCl เขาเชื่อว่าสารหนูทำปฏิกิริยากับทองแดงและสังกะสีเพื่อสร้าง Cu-As-Zn ที่ขอบเกรนของทองเหลือง ชั้นป้องกันที่ปิดกั้นสังกะสี ละลายได้เป็นพิเศษ เหยาหลู่อัน[5] และคณะ ใช้เทคโนโลยีการทำลายล้างโพซิตรอนเพื่อศึกษาทองเหลืองและ + ทองเหลืองสองเฟส และยืนยันว่าสารหนูยับยั้งการแพร่กระจายของตำแหน่งงานว่างคู่ และเชื่อว่าสารหนูก่อตัวเป็น "คู่ตำแหน่งว่างคู่-สารหนู" ในทองเหลือง การโยกย้ายของคอมเพล็กซ์นี้ทำได้ยากกว่าการโยกย้ายอิสระ ซึ่งจะลดความสามารถในการขนส่งของสังกะสี กล่าวคือ ลดความสามารถในการแพร่กระจายของสังกะสี ดังนั้นจึงยับยั้งการละลายพิเศษของสังกะสี แม้ว่าสารหนูสามารถยับยั้งการสลายตัวของทองเหลืองได้อย่างมีประสิทธิภาพและปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลืองได้อย่างมาก เนื่องจากสารหนูเป็นองค์ประกอบที่เป็นพิษสูง ก๊าซพิษและฝุ่นในกระบวนการผลิตจะก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมอย่างรุนแรงและเป็นอันตรายต่อสุขภาพของผู้คน สารหนูยังส่งผลเสียต่อคุณสมบัติการประมวลผลอื่นๆ ของโลหะผสมอีกด้วย ดังนั้นในโลกที่มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมเริ่มรุนแรงมากขึ้น นักวิจัยหวังว่าจะพบองค์ประกอบทดแทนสารหนูเพื่อกำจัดมลพิษจากสารหนูในอุตสาหกรรมทองเหลือง

1.2 อิทธิพลของโบรอนและผลเสริมฤทธิ์กันของโบรอน-สารหนู

ในปี พ.ศ. 2527 Toivanen [6] *** ได้เพิ่มโบรอนธาตุเล็กน้อยลงในทองเหลืองดูเพล็กซ์ Cu-Zn และยืนยันว่าโบรอนธาตุเล็กน้อยสามารถยับยั้งการสลายตัวของทองเหลืองได้อย่างมีประสิทธิภาพ ยิ่งไปกว่านั้น เขาเชื่อว่านี่เป็นผลมาจากการที่โบรอนครอบครองตำแหน่งว่างที่สร้างขึ้นหลังจากการสลายสังกะสีและป้องกันการอพยพของอะตอมสังกะสี หวัง จิหุย และคณะ [7] ได้ทำการศึกษาอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับโครงสร้าง สมบัติทางกล ความต้านทานการกัดกร่อน และความต้านทานการกัดกร่อนของอะลูมิเนียมทองเหลือง HAl77-2 หลังจากเติมโบรอน และพบว่าหลังจากเติมโบรอนลงในอะลูมิเนียมทองเหลืองแล้ว เมล็ดข้าวก็ได้รับการขัดเกลา ความแข็งจะเพิ่มขึ้นและความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานต่อการขัดถูได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ พวกเขาใช้การทดลองทำลายล้างด้วยโพซิตรอนเพื่อศึกษากลไกของโบรอน และเชื่อว่าอะตอมของโบรอนสามารถเติมขอบเขตของเกรนและตำแหน่งว่างสองเท่า เพิ่มแรงยึดเกาะในสถานที่เหล่านี้ และขัดขวางการแพร่กระจายและการอพยพของอะตอมสังกะสีผ่านตำแหน่งว่างคู่และขอบเขตของเกรน

กะ; ปริมาณโบรอนที่เหมาะสมที่สุดใน HAl{{0}} คือ 0.01% ในเวลาเดียวกัน Wang Jihui และคณะ [8] ยังใช้วิธีการเดียวกันนี้ในการศึกษาอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับทองเหลืองอะลูมิเนียม HAl77-2 ที่เติมโบรอนและสารหนู ผลการวิจัยเปรียบเทียบกับทองเหลืองอะลูมิเนียม HAl77-2 ที่เติมเฉพาะโบรอนและสารหนูเท่านั้น พบว่าการเติมสารหนูและโบรอนรวมกันสามารถยับยั้งการกัดกร่อนแบบดีซิงค์ฟิเคชันของทองเหลืองได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าการเติมโบรอนหรือสารหนูเพียงอย่างเดียว และใน ** ภายใต้ปริมาณโบรอนและสารหนูที่เหมาะสม ค่าสัมประสิทธิ์การดีซิงค์ซิฟิเคชันของทองเหลืองจะเกือบเท่ากับ 1 นั่นคือ dezincification ถูกระงับเกือบทั้งหมด นอกจากนี้ พวกเขายังคำนวณด้วยว่าเปอร์เซ็นต์อะตอมที่เหมาะสมที่สุดของโบรอนและสารหนูที่เติมลงในอลูมิเนียมทองเหลืองคือประมาณ 1:1 และมีปริมาณประมาณ 5×10-4 ดังนั้นพวกเขาจึงเชื่อว่าการรวมกันของสารหนูและโบรอนจะทำงานในรูปของคู่ As-B แม้ว่าโบรอนและสารหนูจะถูกเติมแยกกัน สารเชิงซ้อน "อะตอมว่างคู่-โบรอน" และสารเชิงซ้อน "อะตอมว่างคู่-อะตอมอาร์เซนิก" ที่เกิดขึ้นสามารถครอบครองตำแหน่งว่างคู่ ลดความสามารถในการแพร่กระจายของตำแหน่งว่างคู่ และยับยั้งการเกิดปฏิกิริยาดีซิงค์ แต่เนื่องจากพวกมันไม่สามารถ เติมตำแหน่งงานว่างคู่อย่างสมบูรณ์ แต่สามารถชะลอลงเท่านั้น แต่ไม่ได้ป้องกันการย้ายตำแหน่งงานว่างคู่ คู่ As-B ที่เกิดขึ้นจากผลการทำงานร่วมกันของสารหนูและโบรอนสามารถเติมเต็มตำแหน่งงานว่างสองเท่าที่เกิดขึ้นหลังการกัดกร่อนได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงเป็นการปิดกั้นช่องทางการซึมผ่านและป้องกันการโยกย้ายของตำแหน่งงานคู่ การโยกย้ายจึงทำให้สามารถยับยั้งการดีซิงค์ของทองเหลืองได้อย่างสมบูรณ์

จาง ซีเฉียง และคณะ [9] ศึกษาองค์ประกอบ โครงสร้าง และความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลืองดีบุก HSn70-1 ที่เติมด้วยโบรอนและสารหนู และยืนยันว่าผลเสริมฤทธิ์กันของสารหนูและโบรอนช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสม Ling Jinsong [10 ] ศึกษาความต้านทานคราบและความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลืองดีบุก HSn70-1 ที่เติมด้วยโบรอนและสารหนู และพบว่าความต้านทานคราบและความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลืองดีบุกได้รับการปรับปรุงภายใต้ผลเสริมฤทธิ์กันของสารหนูและโบรอน เชื่อกันว่าการเติมโบรอนจะเปลี่ยนโครงสร้างข้อบกพร่องของพื้นผิวคิวรัสออกไซด์ ทำให้ฟิล์มคิวรัสออกไซด์มีความสม่ำเสมอและหนาแน่นมากขึ้น และไวต่อการกัดเซาะน้อยลง

1.3 อิทธิพลของดีบุก

การเติมดีบุกจะช่วยเพิ่มความแข็งแรง ความแข็ง และความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลืองไปพร้อมๆ กัน เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าดีบุกสะสมอย่างต่อเนื่องบนพื้นผิวที่สึกกร่อนของทองเหลืองในระหว่างกระบวนการกัดกร่อนของขั้วบวก ทำให้เกิดฟิล์มสารประกอบดีบุกเตตระวาเลนต์ที่มีความหนาแน่นสูง ฟิล์มนี้มีฟังก์ชั่นในการปิดกั้นการกัดกร่อนของขั้วบวกของสารตั้งต้น ยับยั้งการสลายตัวของทองเหลือง และทำให้ทนต่อการกัดกร่อน เพศดีขึ้นมาก หลังจากศึกษาทองเหลืองแบบสองเฟสแล้ว Seungman Sohn [11] ยังเชื่ออีกว่าบทบาทของดีบุกคือการส่งเสริมการก่อตัวของฟิล์มทู่ที่พื้นผิว และฟิล์มจะเกิดนิวเคลียสในเฟส จากนั้นจึงค่อย ๆ เติบโตจนครอบคลุมเฟสนั้น อย่างไรก็ตาม Liu Zengcai [12] ศึกษาว่าการเพิ่ม Sn ลงในทองเหลืองจะเสริมความแข็งแกร่งให้กับขอบเขตของเกรน ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลือง HSn70-1A ได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม สำหรับ HSn ดูเพล็กซ์ทองเหลือง62-1 Sn อาจปรากฏอยู่ที่ขอบเขตเฟส และการเพิ่มขอบเขตของเกรนของเฟส ซึ่งยับยั้งการเกิดดีซิงค์ แต่ไม่สามารถป้องกันการกัดกร่อนจากการเชื่อมต่อตามขอบเขตของเฟสและขอบเขตของเกรนได้อย่างสมบูรณ์ ดีบุกทองเหลืองมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสภาพแวดล้อมทางทะเล เช่น เรือเดินทะเลและโรงไฟฟ้าชายฝั่ง ดังนั้นจึงเรียกอีกอย่างว่า "ทองเหลืองสำหรับกองทัพเรือ" อย่างไรก็ตาม การใช้ดีบุกมากเกินไปจะลดความเป็นพลาสติกของโลหะผสม ทองเหลืองดีบุกที่ใช้กันทั่วไปมีดีบุกประมาณ 1%

1.4 ผลกระทบของอลูมิเนียม

เมื่อเปรียบเทียบกับองค์ประกอบโลหะผสมอื่นๆ อลูมิเนียมสามารถปรับปรุงความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลืองได้อย่างมาก เนื่องจากศักยภาพมาตรฐานของอะลูมิเนียมเป็นลบมากกว่าสังกะสี จึงมีแนวโน้มไอออไนเซชันมากกว่าและมีความสำคัญเหนือกว่าออกซิเจนในสิ่งแวดล้อมเพื่อสร้างฟิล์มอลูมิเนียมออกไซด์ที่มีความหนาแน่นและแข็ง ซึ่งสามารถป้องกันการเกิดออกซิเดชันของโลหะผสมต่อไปได้ ฟิล์ม Al2O3 ที่เกิดขึ้นจะชะลอการกัดกร่อนของสารตั้งต้น นอกจากนี้ เนื่องจากฟิล์มป้องกันมีความหนาแน่นและแข็ง จึงยังสามารถต้านทานแรงกระแทกและการเสียดสีของน้ำทะเลได้แม้ในน้ำทะเลที่ไหล ในขณะเดียวกัน ฟิล์มผลิตภัณฑ์ป้องกันการกัดกร่อนที่สมบูรณ์สามารถลดความพรุนให้เหลือน้อยที่สุด ซึ่งสามารถทำได้ในระดับสูง หลีกเลี่ยงการกัดกร่อนเฉพาะที่ การเติมอะลูมิเนียมลงในทองเหลืองจะเปลี่ยนบริเวณเฟสไปทางมุมทองแดงอย่างมาก เมื่อปริมาณอลูมิเนียมมีสูง เฟสแข็งและเปราะจะปรากฏขึ้น เพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของโลหะผสม ในขณะเดียวกันความเป็นพลาสติกก็ลดลงอย่างมาก การเพิ่ม Sn, Sb, Bi, Te, Si, Ni และองค์ประกอบอื่นๆ ลงในอลูมิเนียมทองเหลืองสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนได้ดียิ่งขึ้น

ผลของ 1.5 จะเสริมฤทธิ์กันกับนิกเกิลดีบุก

การเติมนิกเกิลจะขยายพื้นที่เฟสของทองเหลือง กล่าวคือ เมื่อปริมาณ Zn และ Al เพิ่มขึ้น ก็ยังสามารถรักษาโครงสร้างเฟสเดียวไว้ได้ ปรับปรุงความแข็งแรง ความเหนียว และคุณสมบัติการประมวลผลด้วยแรงดันร้อนและเย็นของทองเหลือง ซึงมัน-ซอน และคณะ [11] ศึกษาผลกระทบของดีบุกและนิกเกิลต่อประสิทธิภาพการกัดกร่อนของทองเหลือง H60 ผลการวิจัยพบว่าการเติมนิกเกิลเพียงอย่างเดียวไม่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการกัดกร่อนของโลหะผสมได้ การเติมนิกเกิลจะมีความสำคัญก็ต่อเมื่อมีดีบุกอยู่ในทองเหลืองเท่านั้น ความต้านทานการกัดกร่อนของทองเหลืองได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นกว่าการเติมดีบุกเพียงอย่างเดียว นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่ามีผลเสริมฤทธิ์กันระหว่างนิกเกิลและดีบุก เมื่อปริมาณดีบุกประมาณ 0.7% และปริมาณนิกเกิลเท่ากับหรือต่ำกว่าเล็กน้อย นิกเกิลและดีบุกจะตกตะกอนในรูปของสารประกอบ ซึ่งส่งผลต่อสีเหลือง ผลิตภัณฑ์ที่มีการกัดกร่อนบนพื้นผิวของทองแดงมีผลในการป้องกันและป้องกันการกัดกร่อนเพิ่มเติม จึงช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสม

1.6 ผลของแมงกานีส

องค์ประกอบ Mn ที่เพิ่มเข้าไปจะละลายลงในทองแดง ส่งผลให้โครงตาข่ายทองแดงบิดเบี้ยวและสร้างพลังงานการบิดเบือน เพื่อให้โลหะผสมมีสารละลายที่เป็นของแข็งมากขึ้น ในเวลาเดียวกัน หลังจากอายุมากขึ้น Mn และ Si ในโลหะผสมจะรวมตัวกันเพื่อตกตะกอนในรูปของอนุภาค Mn5Si3 สารประกอบ Mn5Si3 ที่กระจัดกระจายเหล่านี้สามารถขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงของโลหะผสมได้อย่างมาก จะเห็นได้ว่าการเพิ่มแมงกานีสสามารถช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของทองเหลืองได้ เมื่อรวมกับความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมในน้ำทะเล คลอไรด์ และไอน้ำร้อนยวดยิ่ง ทองเหลืองแมงกานีสจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในอุตสาหกรรมการต่อเรือและการทหาร

1.7 ผลกระทบของธาตุหายาก

เซ ปิง และคณะ[14] ศึกษาว่าหลังจากที่ธาตุหายากถูกเติมลงในโลหะผสมทองแดงและทองแดง พวกมันสามารถลดก๊าซและกำจัดสิ่งเจือปน ปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมทองแดงและทองแดง เพิ่มความแข็งแรงและความแข็ง และเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อน สามารถเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานการสึกหรอของโลหะผสมทองแดงได้ ตัน หรงเซิง และคณะ [15-16] ศึกษาผลของการเติมธาตุหายากต่อความต้านทานการกัดกร่อนและกลไกการกัดกร่อนของทองเหลืองดีบุก HSn70-1 พวกเขาเชื่อว่าการเพิ่มธาตุหายากลงในทองเหลืองดีบุกจะส่งผลต่อการปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนดังต่อไปนี้: 1 ยกเว้นแก๊ส กำจัดสิ่งสกปรก ทำให้โลหะบริสุทธิ์ ปรับแต่งเมล็ดพืช ทำให้โครงสร้างโลหะผสมมีความหนาแน่น และเพิ่มความต้านทานการแพร่กระจายของอะตอมสังกะสี 2 สร้างฟิล์มออกไซด์บนส่วนต่อประสานได้อย่างง่ายดายเพื่อป้องกันการแพร่กระจายของอะตอมสังกะสี 3 ยับยั้งการสลายตัวของ Cu2Cl2 และขัดขวางการเปลี่ยนแปลงของ Cu+ เป็น Cu2+ ลดการวางตำแหน่งใหม่ของ Cu2+ ในเวลาเดียวกัน พวกเขาจะทำการศึกษาเปรียบเทียบคุณสมบัติอุณหภูมิสูงของทองเหลืองดีบุก HSn70-1 ที่เติมธาตุหายากผสมและสารหนูลงไป ผลลัพธ์มีดังนี้: 1 การเพิ่มแร่หายากผสมในปริมาณที่เหมาะสมจะสามารถปรับโครงสร้างโลหะผสม ยับยั้งการเจริญเติบโตของเดนไดรต์ในโครงสร้างจุลภาค และทำให้โครงสร้างผลึกมีแนวโน้มที่จะเท่ากัน ในขณะที่เดนไดรต์ได้รับการพัฒนาใน HSn{{10 }} โลหะผสมที่เติมสารหนู 2 การเพิ่มธาตุหายากผสมในปริมาณที่เหมาะสมสามารถเพิ่มการยืดตัวที่อุณหภูมิสูงของทองเหลืองดีบุกได้อย่างมาก และปรับปรุงความสามารถในการใช้งานได้ร้อน ในขณะที่การเติมสารหนูจะช่วยลดการยืดตัวของอุณหภูมิ ทำให้ความสามารถในการใช้งานได้ร้อนลดลง 3 การเพิ่มธาตุหายากแบบผสมจะช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูงของทองเหลืองดีบุกได้เล็กน้อย ในขณะที่การเติมสารหนูมีผลเพียงเล็กน้อย Zhang Zhiqiang [17] พบว่าความต้านทานการกัดกร่อนของท่อคอนเดนเซอร์ HSn70-1 ที่เติมด้วยซีเรียมธาตุหายากได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม แต่เขาไม่ได้รายงานกลไกการออกฤทธิ์ของซีเรียม แต่เพียงสังเกตการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างที่เกิดจากการเติมเท่านั้น ของซีเรียมนั่นคือมีปัญหาระยะที่สองคล้ายจุดดำจำนวนมากขึ้น ซุน เหลียนเฉา และคณะ [16] ได้เพิ่มพลวง อะลูมิเนียม และธาตุหายากให้กับ HSn70-1 ในเวลาเดียวกัน ซึ่งมีผลดีต่อการปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสม บทบาทของพลวงคือการสร้างฟิล์มออกไซด์ Sb2O3 เพื่อป้องกันการแพร่กระจายใหม่และยับยั้งการละลายพิเศษใหม่ อย่างไรก็ตาม ผลกระทบของพลวงนั้นไม่รุนแรงเท่ากับสารหนู และความลึกของการกัดกร่อนก็มากกว่า หลังจากเพิ่มพลวง อลูมิเนียม และธาตุหายากในเวลาเดียวกัน นอกเหนือจากเอฟเฟกต์ที่ครอบคลุมแล้ว องค์ประกอบทั้งสามจะก่อให้เกิดผลเสริมฤทธิ์กันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งไม่เพียงแต่ลดชั้นการส่องเท่านั้น แต่ยังกำจัดชั้นการเจาะ และได้รับผลดีอีกด้วย ของความลึกการกัดกร่อนที่ตื้นที่สุด ความต้านทานการกัดกร่อนเทียบเท่ากับ HSn70-1 ที่เติมสารหนู

2. กลไกการออกฤทธิ์ของธาตุหายาก

2.1 ผลกระทบทางกายภาพและเคมีของธาตุหายาก

ทองแดงและโลหะผสมทองแดงในอุตสาหกรรมโดยทั่วไปมีสิ่งเจือปนหลายประเภท และปริมาณสิ่งเจือปนทั้งหมดอาจสูงถึง {{0}}.05% ถึง 0.8% สิ่งเจือปนเหล่านี้บางส่วน แม้จะมีขนาดไม่มาก แต่มักจะส่งผลกระทบร้ายแรงต่อคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมของทองแดงบริสุทธิ์หรือวัสดุโลหะผสมทองแดง - ตัวอย่างเช่น สารประกอบเปราะ (Cu2O และ Cu2S) ที่เกิดจากออกซิเจน ซัลเฟอร์ และทองแดงจะลดค่าการนำไฟฟ้า ความต้านทานการกัดกร่อน และประสิทธิภาพการเชื่อมของทองแดง เนื่องจากโลหะหายากมีฤทธิ์ทางเคมีสูงและมีรัศมีอะตอมขนาดใหญ่ การเติมสารเติมแต่งธาตุหายากให้กับทองแดงหรือโลหะผสมทองแดงสามารถลดก๊าซและ

ขจัดสิ่งสกปรก ปรับปรุง และเพิ่มคุณสมบัติต่างๆ

2.2 ผลการทำให้บริสุทธิ์ของธาตุหายาก

(1) ธาตุหายากที่ออกซิไดซ์เป็นสารกำจัดออกซิไดซ์ที่แรง หลังจากที่ธาตุหายากทำปฏิกิริยาดีออกซิเดชันเสร็จสิ้น ออกไซด์ที่เกิดขึ้นจะลอยอยู่บนพื้นผิวของของเหลวทองแดงในสถานะของแข็งและเข้าสู่ระยะตะกรันเพื่อกำจัดออก จึงบรรลุวัตถุประสงค์ในการทำให้ทองแดงบริสุทธิ์และกำจัดออกซิเจน หากเราอธิบายจากมุมมองทางอุณหพลศาสตร์ โดยยกตัวอย่างแรร์เอิร์ธอิตเทรียม สูตรปฏิกิริยาดีออกซิเนชันทั่วไปของมันคือ: x[RE]+y[O]→ RExOy(S)

(2) การกำจัดกำมะถัน หลักการของการกำจัดกำมะถันของธาตุหายากในโลหะผสมทองแดงนั้นคล้ายคลึงกับหลักการของการเกิดออกซิเดชัน ยกตัวอย่าง Rare Earth Ce สูตรปฏิกิริยามีดังนี้: Cu2S + Ce → 2Cu+CeS·ตามข้อมูลทางอุณหพลศาสตร์ สามารถคำนวณได้ว่าปฏิกิริยา Desulfurization นี้อยู่เหนืออุณหภูมิจุดหลอมเหลวของโลหะผสมทองแดง และความสัมพันธ์ ระหว่างพลังงานอิสระของการก่อตัวและอุณหภูมิ T คือ: ΔG0T =-192360+9.2TlogT-11.8T ที่ 1400K, ΔG0T=-707103J/ โมล ในเวลานี้ ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาดีซัลเฟอร์ไรเซชันคือ Kp=4.461×1026 จะเห็นได้ว่าในทองแดงหลอมเหลว แนวโน้มทางอุณหพลศาสตร์ของปฏิกิริยา Desulfurization ของธาตุหายากมีขนาดใหญ่มาก และสามารถขจัดสิ่งเจือปนของกำมะถันในทองแดงได้เล็กน้อย

(3) กระบวนการดีไฮโดรจีเนชันของธาตุหายากที่ถูกดีไฮโดรเจนในของเหลวทองแดงสามารถอธิบายได้โดยประมาณดังนี้: H2→ 2[H]CuRE+[H]→Cu[REH] สารละลายของแข็ง[REH] สารละลายของแข็ง+ (x-1 )[H] ] →CuREH ปฏิกิริยาระหว่างโลหะแรร์เอิร์ธกับไฮโดรเจนจนเกิดเป็นไฮไดรด์เสถียรประเภท REH เป็นปฏิกิริยาคายความร้อนที่รุนแรง ในระหว่างกระบวนการแปรรูปทองแดง การเติมธาตุหายากลงในทองแดงที่ละลายด้วยไฮโดรเจนที่ละลายสามารถดูดซับและละลายอะตอมไฮโดรเจนจากทองแดงได้อย่างรวดเร็ว และทำปฏิกิริยากับทองแดงเพื่อสร้างไฮไดรด์ภายใต้สภาวะบางประการ ไฮไดรด์ลอยลงบนพื้นผิวของของเหลวทองแดงได้ง่าย และถูกสลายตัวด้วยความร้อนอีกครั้งที่อุณหภูมิสูง ปล่อยก๊าซไฮโดรเจนหรือถูกออกซิไดซ์