铜合金无铬钝化工艺及其耐腐蚀性能研究

作     者：张瑜 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘海萍

授予年度：2022年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：铜合金 无铬钝化 苯并三氮唑 复配体系 耐腐蚀性能 

摘      要：铬酸盐钝化是工业生产中防护铜合金的常用方法,然而六价铬的高毒性及高污染性限制了其发展,所以绿色环保的无铬钝化技术成为替代铬酸盐钝化的研究热点。苯并三氮唑(BTA)是铜合金无铬钝化技术的高效缓蚀剂,然而使用BTA单一体系钝化处理后,铜合金耐腐蚀性能并不理想。基于此,本文以T2紫铜及H62黄铜为研究对象,采用化学浸泡法对铜合金进行钝化处理,探究以BTA为主的无铬钝化体系。首先初步筛选BTA为主的复配体系,其次对复配体系及工艺进行改进,得到T2紫铜及H62黄铜的无铬钝化工艺,并对钝化后的T2紫铜及H62黄铜耐腐蚀性能及钝化膜的作用机理进行分析,最后对无铬钝化的经济成本与社会效益进行分析。通过初步筛选,筛选出BTA与2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑(AMT)作为钝化T2紫铜的复配体系,然后加入添加剂C、磺基水杨酸进行改进。通过正交试验、单因素优选实验得到T2紫铜的无铬钝化体系及工艺为:BTA 4g/L、AMT 50mg/L、添加剂C 300 mg/L、磺基水杨酸200 mg/L,钝化时间20 min、钝化温度40℃。结合电化学测试、盐雾试验及表面微观形貌对钝化膜的耐腐蚀效果进行分析。结果表明,经该工艺钝化处理后的T2紫铜耐腐蚀性能得到改善,其中该无铬钝化工艺的缓蚀效率为85.2%。然后通过面扫描及红外光谱测试初步确定了T2紫铜表面钝化膜的作用机理。在T2紫铜复配体系的基础上对H62黄铜的无铬钝化工艺进行探究,通过正交试验、单因素优选实验得到H62黄铜无铬钝化工艺为:BTA 4.0 g/L、磺基水杨酸1.0 g/L、添加剂C 400 mg/L、钝化时间20 min、钝化温度40℃。结合电化学测试、盐雾试验及表面微观形貌对钝化膜的耐腐蚀效果进行分析。结果表明,经该工艺钝化处理后的H62黄铜耐腐蚀性能得到改善,其中该无铬钝化工艺的缓蚀效率为81.7%。然后通过面扫描及红外光谱测试初步确定了H62黄铜表面钝化膜的作用机理。将T2紫铜及H62黄铜的无铬钝化工艺与传统的铬酸盐钝化工艺进行经济成本、社会效益的对比。结果表明,该无铬钝化工艺的成本较低,且符合当今社会绿色环保的要求,有望替代铬酸盐钝化工艺实现大规模应用。