1. 황동의 일반적인 부식특성
황동은 Zn을 주 합금 원소로 하는 Cu-Zn 합금입니다. 노란색 때문에 황동이라고 불립니다. 첨가된 합금원소의 종류와 함량에 따라 황동은 단상황동, 복합상황동, 특수황동의 3가지로 구분됩니다. 아연 함량이 36% 미만이면 단상 고용체가 형성되므로 단상 황동을 황동이라고도 합니다. 아연 함량이 36%-45%이면 +복합상 황동이 됩니다. 아연 함량이 45%를 초과하면 상이 너무 많아 부서지기 쉽고 실용가치가 없다. 특수 황동은 Cu-Zn을 기본으로 Sn, Mn, Al, Fe, Ni, Si, Pb 및 기타 원소를 첨가합니다.
황동은 대기 중에서 매우 느리게 부식되며 순수 담수에서의 부식 속도는 크지 않으며({0}}.0025-0.025mm/년) 해수에서의 부식 속도는 약간 빠릅니다( 0.0075-0.1mm/년). 물 속의 불소는 황동의 부식에 거의 영향을 미치지 않고, 염화물은 더 큰 영향을 미치며, 요오드화물은 심각한 영향을 미칩니다. O2, CO2, H2S, SO2, NH3 등과 같은 물 함유 가스에서는 황동의 부식 속도가 급격히 증가합니다. 광천수, 특히 Fe2(SO4)3를 함유한 물에서는 부식되기가 매우 쉽습니다. 질산과 염산에서는 부식이 심하고 황산에서는 천천히 부식되며 NaOH 용액에서는 부식에 강하다. 황동은 순수 구리보다 충격 내식성이 우수합니다.
특수황동은 일반황동보다 내식성이 우수합니다. 황동에 Sn을 약 1% 첨가하면 황동의 탈아연 부식을 크게 줄이고 해수 내식성을 향상시킬 수 있습니다. 황동에 Pb를 2%정도 첨가하면 내마모성이 높아져 흐르는 바닷물에서 부식속도가 크게 감소합니다. 탈아연 부식 방지를 위해 소량의 As, Sb, P(0.02%~0.05%)를 첨가할 수도 있습니다. ; 해군 황동에는 0.5%~1.0%의 Mn이 함유되어 있어 강도를 향상시키고 내식성이 우수합니다. . 65% Cu와 55% Cu를 함유한 황동에서는 12%-18% Ni가 Zn의 일부를 대체하는 데 사용됩니다. 색상이 은백색이므로 니켈 실버 또는 저먼 실버라고 합니다. 이 합금은 염분, 알칼리, 비산화성 산에 대한 내식성이 우수합니다. 동시에 2n을 다량의 Ni로 대체하므로 탈아연화 현상도 발생하지 않는다. 위의 부식 특성 외에도 황동에는 탈아연화 부식과 응력 부식이라는 두 가지 중요한 부식 형태가 있습니다.
2. 황동의 응력부식균열
황동의 응력부식균열에 영향을 미치는 요인으로는 부식성 매체, 응력, 합금조성, 조직구조 등이 있다. 특정 합금은 특정 매체 및 특정 응력 조건에서만 부식되고 균열됩니다.
(1) 부식성 매체
인장 응력을 받는 황동은 모든 암모니아 함유(또는 NH4+) 매체와 대기, 해수, 담수, 고온 및 고압의 물 및 수증기에서 응력 부식을 일으킬 수 있습니다. 예를 들어, 여름철 장마철에 발생하는 황동 탄피의 균열(계절 균열이라고도 함)은 황동 응력 부식 균열의 전형적인 예입니다. 또한, 황동의 응력부식균열 형태는 입계형과 입계형으로 나누어진다. 성막용액에서는 입계파괴가 주로 발생하고, 비성막용액에서는 입계파괴가 주로 발생한다. 황동의 응력 부식 균열 메커니즘은 일반적으로 피막 형성 용액에서 황동 표면에 인성이 낮은 아산화 구리 피막 층이 형성되는 것으로 알려져 있습니다. 응력과 변형의 작용으로 산화구리막은 부서지기 쉬운 균열을 겪은 후 결정립계에 형성됩니다. 이 필름이 부서지기 쉬운 후에는 균열이 모재 금속까지 확장되고 미끄러짐에 의해 중단되어 균열 끝이 부식성 용액에 노출됩니다. 이어서, 입계 침투, 피막 형성, 취성 균열 및 균열 팽창이 발생합니다. 이 과정이 반복됩니다. , 결국 계단식 불연속 골절을 형성합니다. 비성막 용액에서는 응력으로 인해 황동 표면의 노두 전위가 우선적으로 용해되어 전위 밀도가 가장 높은 경로를 따라 균열이 전파되어 파단이 발생합니다. 아연 함량이 낮은 황동에서는 전위가 주로 세포 형태로 나타나며, 결정립계는 전위밀도가 최대가 되는 영역이므로 결정형을 따라 파단이 발생한다. 아연 함량이 높은 황동에서는 전위가 주로 평면형으로 나타나며, 적층결함은 전위밀도가 최대가 되는 영역이므로 입계파괴가 발생한다. 또한, 아연 원자는 응력 하에서 전위에서 분리되고 전위에서의 활성을 증가시키기 때문에 균열 성장 속도는 아연 함량의 증가와 함께 증가할 것입니다.
실험 연구에 따르면 대기 중 산업 대기는 황동의 응력 부식 균열을 일으킬 가능성이 가장 높으며 파괴 수명이 가장 짧습니다. 시골 분위기는 두 번째로 가능성이 높으며 해양 분위기는 영향이 가장 적습니다. 대기 환경에 미치는 이러한 다른 영향은 대기 중 SO2 함량의 차이로 인해 발생합니다(산업 대기에는 SO2가 가장 많이 포함되어 있고, 시골 대기에는 SO2가 적게 포함되어 있으며, 해양 대기에는 SO2가 거의 포함되어 있지 않음).
요컨대, 황동의 응력부식균열을 일으키는 물질은 주로 암모니아와 암모니아를 유도할 수 있는 물질, 즉 황화물이다. 그 중에서 암모니아의 역할은 인식되고 있는 반면, 황화물의 역할은 불분명하다. 또한 증기, 산소, SO2, CO2 및 CN-은 응력 부식을 가속화하는 효과가 있습니다.
(2) 스트레스
인장응력은 황동의 응력부식균열에 필요한 조건이다. 인장 응력이 클수록 응력 부식 균열이 커집니다.
감도가 높을수록. 잔류 인장 응력을 제거하기 위해 저온 템퍼링을 사용하면 응력 부식 균열로부터 황동을 보호할 수 있습니다.
(3) 합금 조성 및 구조
황동의 아연 함량이 높을수록 응력 부식 균열에 대한 민감성이 커집니다. 아연 함량이 얼마나 낮은지는 응력 부식이 발생하지 않습니다. 이는 매체의 특성과 관련이 있습니다. 예를 들어, 아연 함량이 20% 미만인 황동은 일반적으로 자연 환경에서 응력 부식을 일으키지 않는 반면, 암모니아수에 아연 함량이 낮은 황동은 응력 부식 균열을 유발합니다.
Si는 응력 부식에 대한 다른 합금 원소의 영향으로 황동의 응력 부식 균열을 효과적으로 방지할 수 있습니다. Si와 Mn은 +와 황동의 내응력 부식성을 향상시킬 수 있습니다. 암모니아 분위기 조건에서 Si, As, Ce, Mg 및 기타 원소는 황동의 응력 부식 저항을 향상시킵니다. 대기 조건에서 Si, Ce, Mg 및 기타 원소는 응력 부식 성능을 향상시킵니다. 산업 대기 노출 테스트 결과는 Cu-Zn 합금에 Ai.Ni 및 Sn을 첨가하면 응력 부식 경향을 줄일 수 있음을 보여줍니다.
