文 献 综 述

1、研究背景及意义

本文的研究对象为铜管，铜管常用于自来水管道、供热以及制冷管道，作为安装管其优点有：质地坚硬，不易腐蚀，耐高温、耐高压等，因此铜管可在不同环境中使用。铜管集金属与非金属管的优点于一身，在冷热水系统中独占熬头，是最佳的连接管道。铜管耐火且耐热，在高温下仍能保持其形状和强度，也不会有老化现象。铜管的耐压能力是塑料管和铝塑管的几倍乃至几十倍，它可以承受当今建筑中最高水压。在热水环境下，随着使用年限的延长，塑料管材的承压能力显著下降，而铜管的机械性能在所有的热温范围内保持不变，故其耐压能力不会降低，也不会出现老化的现象。与此同时，铜管的线性系数也很小，是一般塑料管的1/10，不会因为过度的热胀冷缩而导致应力疲劳破裂。

铜管质地坚硬，不易腐蚀，且耐高温、耐高压，可在多种环境中使用。与此相比，许多其他管材的缺点显而易见，比如过去住宅中多用的镀锌钢管，极易锈蚀，使用时间不长就会出现自来水发黄、水流变小等问题。还有些材料在高温下的强度会迅速降低，用于热水管时会产生不安全隐患，而铜的熔点高达1083摄氏度，热水系统的温度对铜管微不足道。 考古学家在埃及金字塔内发现了距今4500年前的铜水管，至今还能使用。

但是铜管在特定的条件下会被氧化，氧化变色是铜管生产中较常见的一种质量缺陷，它是指铜管内外表面受外界因素影响，在生产过程或生产后放置一段时间，失去原有的带金属光泽而变色或发黑的现象，它是一个具有普遍性的质量难题，各个铜加工企业都遭遇其困扰^[1]。造成铜管氧化变色的原因有二种，第一是环境因素的影响，众所周知，铜管在潮湿天气下工作氧化变色的几率会大大升高。此外，工业大气中常常含有SO₂、 H₂S、NO₂、NH₃等腐蚀性气体，它们的存在也会促进紫铜的变色。紫铜的腐蚀对 SO₂、 H₂S高度敏感，对NH₃、 NO₂中度敏感。 能谱分析显示，大部分样品表面均未检测出氮元素的存在，而所有样品表面均有硫元素出现，说明含硫腐蚀性气体对紫铜变色的影响更大^[2-3]。另外一个导致氧化变色的因素则是环境因素和工艺因素混合的影响：铜管拉伸使用的内润滑油含硫量太高，退火后形成黑色硫化铜也是造成铜管氧化变色也是一个重要的例子^[4]；除此之外还有退火时炉内保护气不合乎要求，炉气清洁度不够，退火前退火后清洗过程操作不精心导致清洗液大量残留于内表面都会促进铜管的氧化变色，对铜管的质量，尤其是腐蚀性能产生一定的影响。铜管表面产生氧化变色后其焊接质量显著降低，易造成渗漏，同时影响制冷设备的热交换效果。部分企业生产的冰箱，空调铜管的氧化变色层会剥落堵塞制冷管路，对用户造成了许多的困扰^[5]。

铜管的氧化变色过程是一个极其复杂的过程，大致可以分为常温氧化过程、电化学腐蚀过程和腐蚀性气体及表面残留物腐蚀过程，不论是哪种过程，当温度在40 ℃以下时，对铜管腐蚀性能的影响不大，而在40 ℃以上的高温铜管的腐蚀速率将会大大提高^[6]。本文将铜片按标准制样，进行打磨、抛光，表面涂抹挥发油时加热不同的温度、时间，并对试样处理前后的试样进行记录、拍照，将腐蚀后的铜试样对比腐蚀标准卡片对铜片腐蚀等级进行定性分析。通过金相显微镜、SEM、EDS获取其微观的腐蚀形貌、腐蚀区域的元素组成，并利用电化学工作站测试开路电位、极化曲线、阻抗等，对其不同变色程度下的腐蚀性能进一步分析研究。

2、国内外研究现状

2.1国内研究现状

研究氧化变色对铜管腐蚀性能的影响主要是研究氧化形成的那层氧化膜对腐蚀性能的影响，铜管在不同的条件下氧化膜的成分和致密性也是不同的。南方冶金学院的罗序燕、李东林发现紫铜管经过光亮镀锡之后容易被氧化变色，从而大大降低了紫铜管的腐蚀性能，使紫铜管的装饰性和可饰性变差。他们经过研究发现，光亮镀锡层在空气中易被氧化形成SnO₂#8226;xH₂O，若镀锡层光亮致密，则氧化层薄，在储备期间仍保持光亮，不影响可焊性;若镀锡层不致密则氧化层厚，便会变黄，严重的甚至会变黑。为了解决这一生产问题，两人经过大量的试验最终得出在镀液中添加适量的Bi₂(SO₄)₃可使镀层更加致密，所得镀层为银白色，可允许电流密度在3.0~4.0 A/dm²范围内进行电镀。最终的检验方法两人为了加快试验的进度采用了加速老化法，即在200#177;1 ℃的高温下（锡的熔点为230 ℃），4~5 μm厚的镀层烘烤30 min，观察是否变色，镀层的厚度用点滴法来确定。试验表明，当镀液中Bi₂(SO₄)₃含量为0~2 g/L时，4~5 μm厚的镀层没有通过加速老化试验，当含量为3~5 g/L时，4~5 μm厚的镀层通过了加速老化试验。铜管镀层之后的性能尤其是腐蚀性能大大提高^[7~9]。