納米晶銅塊體材料的腐蝕性能研究.pdf

1、該文研究了用IGC(惰性氣體蒸發(fā)凝聚原位溫壓法)制備并真空退火到不同晶粒尺寸的納米晶銅和微米晶銅(冷軋紫銅、電解銅)在酸性硫酸銅溶液和中性含氯溶液中,在自腐蝕狀態(tài)和陽極極化狀態(tài)下的腐蝕性能.使用了動電勢極化、電位測定、循環(huán)伏安法(CV)和電化學(xué)阻抗譜(EIS)等方法.X-射線衍射(XRD)的方法用來估算納米晶銅晶粒尺寸.陽極極化和浸泡實(shí)驗(yàn)后,場發(fā)射槍掃描電鏡(FEGSEM)用來進(jìn)行腐蝕形貌研究,X-射線能量散射譜(EDS)用來分析表面的

2、物相.在酸性硫酸銅溶液中,納米晶銅的腐蝕電位比微米晶銅要負(fù),并且隨著晶粒尺寸的減小而降低.EIS研究表明,未退火的和180℃退火的納米樣品中發(fā)現(xiàn)了擴(kuò)散阻抗,與表面孔洞和通道中的擴(kuò)散有關(guān).極化曲線外推法和電化學(xué)阻抗研究都表明納米晶銅的腐蝕電流比微米晶銅高,而極化電阻要低.提出了考慮電極表面實(shí)際面積的"加權(quán)極化電阻"概念,它的數(shù)值與晶粒尺寸成線性關(guān)系,說明在其他條件相同的情況下,除了表面粗糙度外晶粒尺寸是決定納米晶銅耐腐蝕性的主要因素.在陽

3、極極化實(shí)驗(yàn)(包括掃描法和臺階法)中,致鈍電流雖晶粒尺寸減小而增大,而致鈍電位和擊穿電位都隨著晶粒細(xì)化而降低.FEGSEM照片發(fā)現(xiàn)了納米晶銅的晶粒長大和孔蝕,微米晶銅表面的均勻腐蝕,和兩種銅表面破碎的鈍化膜.EDS分析表明納米晶銅蝕孔中的S和Cl含量遠(yuǎn)高于表面.在中性含氯溶液中,納米晶銅的腐蝕電位比微米晶銅高300mV.陽極極化實(shí)驗(yàn)表明,納米晶銅的致鈍電位、致鈍電流和維鈍電流都比微米晶銅要低.循環(huán)伏安法表明兩者的反應(yīng)機(jī)理沒有根本的區(qū)別,但

4、對陽極電流峰的電流值來說,微米晶要高于納米晶,陰陽極峰的距離來說,微米晶要近一些.E-t曲線的測定(電勢研究)表明微米晶銅點(diǎn)蝕早于納米晶銅,且鈍化膜破壞地更嚴(yán)重.浸泡實(shí)驗(yàn)后的XRD分析發(fā)現(xiàn)納米晶銅表面有Cu<,2>O,但微米晶銅表面沒有氧化物.EDS分析表明納米晶銅表面含O和Cl,但微米晶銅表面卻只有Cu和C.FEGSEM照片表明微米晶銅發(fā)生了全局的均勻腐蝕,而納米晶銅表面發(fā)生的是局部的點(diǎn)蝕.下面是通過對納米晶銅腐蝕行為的研究總結(jié)的一些