CN104073812B - 一种发电机紫铜导线在除盐水中的防腐蚀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紫铜在除盐水中的防腐蚀方法。本发明利用光照对铜在除盐水中的腐蚀有影响这一发现，在紫铜与除盐水直接接触部分的外部设置一层可开启的密闭遮光罩对紫铜在除盐水中进行防腐蚀保护。本发明方法简单，易于实行，成本低廉，对于因密封不好而不容易除氧或调节pH值合适的铜‑除盐水体系，使紫铜‑除盐水体系在避光或暗处可以有效减缓铜的腐蚀程度。

Description

一种发电机紫铜导线在除盐水中的防腐蚀方法

技术领域

本发明属于材料保护领域，具体涉及一种紫铜在除盐水中的防腐蚀方法。

背景技术

除盐水(desalted water)是指利用各种水处理工艺，除去悬浮物、胶体和无机的阳离子、阴离子等水中杂质后，所得到的成品水。紫铜在除盐水中腐蚀的影响因素包括水的溶解氧含量、pH值、温度、流速、离子等杂质含量，一般不关注光照的影响。紫铜在不含氧的除盐水中的腐蚀速率很低，空气与纯水(除盐水)接触时，除盐水中会溶入一定量的氧气，从而使水的溶解氧含量升高，紫铜在除盐水中发生腐蚀；除盐水中溶入的一定量的二氧化碳使除盐水pH值降低，从而加速紫铜在除盐水中的腐蚀。

对于紫铜在与空气接触的除盐水中的腐蚀机理，一般认为发生了如下的反应：

(1)在中性除盐水中，紫铜与氧发生腐蚀生成氧化物膜Cu₂O和CuO：

阳极反应：

2Cu+H₂O－2e→Cu₂O+2H⁺

Cu→Cu⁺+e

Cu→Cu²⁺+2e

阴极反应：

O₂+2H₂O+4e→4OH^－

此时：

Cu²⁺+2OH^－→Cu(OH)₂

Cu(OH)₂→CuO+H₂O

阴极反应还有：

2Cu⁺+H₂O+2e→Cu₂O+H₂

Cu⁺+H₂O+e→CuO+H₂

2Cu⁺+1/2O₂+2e→Cu₂O

2Cu⁺+O₂+2e→2CuO

(2)有二氧化碳存在的除盐水属酸性环境，二氧化碳会破坏紫铜表面的保护膜，加剧腐蚀：

CuO+2H⁺→Cu²⁺+H₂O

Cu₂O+2H⁺→2Cu⁺+H₂O

以上反应机理表明，紫铜腐蚀分两步进行，首先是紫铜基体的氧化反应，紧接着是氧化铜、氧化亚铜的溶解反应。因此，去除除盐水中的溶解氧或将除盐水调节到合适的pH值可以防止或减缓紫铜在除盐水中的腐蚀。但实际应用中常常会遇到不容易除去除盐水中溶解氧或调节pH值的情况，这时需要寻找一种新的方法来减缓紫铜在除盐水中的腐蚀情况。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，利用光照对紫铜在除盐水中的腐蚀有影响这一发现，只需提供遮光或使其处于黑暗状态，即可减轻紫铜在除盐水中的腐蚀。

本发明针对因密封不严而不易除氧或调节pH值合适的紫铜-除盐水体系，提供一种将紫铜-除盐水体系置于避光处或使其处于黑暗状态减缓紫铜腐蚀的方法。

本发明提供的技术方案具体如下：

一种紫铜在除盐水中的防腐蚀方法：在铜与除盐水直接接触部分的外部设置一层可开启的密闭遮光罩进行遮光；所述可开启的密闭遮光罩由半透光或不透光材料制成。

优选地：所述可开启的密闭遮光罩由不透光材料制成。

紫铜直接置于除盐水中时，对整个体系外部遮光或使其处于黑暗状态，如将紫铜试片挂入除盐水中进行试验时，整个体系外部外部设置一层可开启的密闭遮光罩；紫铜的部分表面直接与除盐水接触时，将与除盐水直接接触的紫铜表面及其除盐水遮光或使其处于黑暗状态，如：发电机紫铜导线制成空芯，除盐水成为内冷水，只要把内冷水水箱密封，即使密封不严，发电机紫空芯铜导线内表面及其直接接触即流过其中的除盐水就都处于黑暗状态。

本发明发现光照对紫铜在除盐水体系中的腐蚀速度有着很大的影响，所以为了防止或减缓紫铜在除盐水中的腐蚀，一方面应当尽量去除除盐水中的溶解氧或将除盐水调节到合适的pH值；另一方面尽量使除盐水体系被遮光或处于黑暗状态，特别是紫铜在除盐水体系中因密封不好而不好除氧或调节pH值合适时。

本发明具有以下优点和技术效果：

(1)本发明方法简单，易于实行，成本低廉。

(2)本发明对于因密封不好而不容易除氧或调节pH值合适的紫铜-除盐水体系，使紫铜-除盐水体系被遮光或于黑暗状态可以减缓紫铜的腐蚀程度。

附图说明

图1为光对紫铜在除盐水的开路电位的影响；其中：1表示遮光状态，2表示恢复光线状态。

图2为光对紫铜在除盐水的极化曲线的影响；其中：1表示恢复光线状态，2表示遮光状态，3表示极化曲线突变。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

一种紫铜在除盐水中的防腐蚀方法，即在紫铜与除盐水直接接触部分的外部设置一层可开启的密闭遮光罩进行遮光。

所述的密闭遮光罩由半透光或不透光材料制成。

紫铜直接置于除盐水中时，对整个体系外部遮光或使其处于黑暗状态，如将紫铜试片挂入除盐水中进行试验时，整个体系外部外部设置一层可开启的密闭遮光罩；紫铜的部分表面直接与除盐水接触时，将与除盐水直接接触的紫铜表面及其除盐水遮光或使其处于黑暗状态，如：发电机紫铜导线制成空芯，除盐水成为内冷水，只要把内冷水水箱密封，即使密封不严，发电机紫空芯铜导线内表面及其直接接触即流过其中的除盐水就都处于黑暗状态。

本发明进行紫铜在除盐水的开路电位监测和弱极化曲线测量时，发现光对紫铜在除盐水的开路电位和极化曲线有明显影响。开路电位和极化曲线的测量仪器为国产科斯特CS310电化学工作站，软件使用与其配套的CorrTest电化学测试系统。

(1)进行紫铜在除盐水的开路电位监测：待市售紫铜电极在除盐水中的开路电位较稳定时，用不透光的遮盖物(硬纸板)进行遮光(避免自然光直接照射)，紫铜在除盐水中的电位值迅速升高形成凸起峰，撤去光线遮蔽物时，紫铜在除盐水中的电位值又随之迅速降低，并回到自然光照下的开路电位，光对紫铜在除盐水的开路电位的影响如图1所示。

(2)对紫铜-除盐水体系的弱极化曲线进行测量，光对紫铜在除盐水的极化曲线的影响如图2所示，紫铜在除盐水中的阳极极化曲线，在太阳光照射下得到的是正常的，但对光线进行遮挡时，极化曲线会随着阳光的遮蔽而迅速出现突变，且朝着极化电流变小的方向发展，当撤去遮光物时，曲线又回归正常。

开路电位(open circuit potential)，又称腐蚀电位(corrosion potential)，是在无外加电流下金属达到稳定腐蚀状态时所测得的电位，又是被自腐蚀电流所极化的阳极反应和阴极反应所建立的混合电位(mixed potential)。腐蚀电位在腐蚀与防护研究中是一个重要的参数，在研究金属腐蚀行为及分析腐蚀过程时具有重要意义，在防腐蚀工程技术中广泛应用。金属材料及溶液的物理和化学方面的因素均对其值发生影响，故不同的腐蚀体系，腐蚀电位的数值不同。一般地，通过测量绘制电位时间曲线(EVT)来检测腐蚀电位，再结合电位-pH图判断金属的腐蚀倾向。

金属发生电化学腐蚀的根本原因是介质中存在某种氧化剂，其还原反应的平衡电位电极高于金属氧化反应的平衡电极电位即如果腐蚀介质中只有一种这样的氧化剂(O)，则均相金属(M)与该腐蚀介质接触的表面上只有两个电极反应相互耦合，其中阳极反应是金属M的溶解反应，可用下式表示：

阴极反应是氧化剂O的还原反应，可用下式表示：

假设这两个反应在整个电极表面上均匀地进行，均为活化极化控制(浓度极化和电阻极化均可忽略)，则这种腐蚀体系称为活化极化控制的腐蚀体系。在大多数情况下，这种体系的腐蚀电位远离阴、阳极反应的平衡电位，即此时，阴、阳极反应的逆反应均可忽略，可得活化极化控制的腐蚀体系的极化方程：

通过动电位扫描法在弱极化区(通常)测量的稳态极化曲线，即不满足微极化条件，又不满足强极化条件，所以不能用线性极化公式或Tafel公式处理。但是，利用上式对所测极化曲线进行非线性曲线拟合[如CView数据拟合中的Tafel(最小二乘)法]，即可算出i_corr，从而计算腐蚀速率。

下面挂片试验的实施例只是用于进一步详细说明本发明，并不以任何方式限制发明的范围：

(1)设置四个玻璃瓶，分成两组：A组A1、A2为棕色瓶，B组B1、B2为透明瓶，将四个瓶子用除盐水洗净后，分别加入300mL除盐水，静置30min，然后分别从四个瓶中用50mL移液管移取50mL水样分别进行电导率和pH的测量；

(2)选择四个大小相近的紫铜试片，使用02#、04#、06#金相砂纸进行打磨至表面光亮，然后用无水乙醇和丙酮试剂进行擦洗，并使用滤纸包裹后至于干燥器中干燥；

(3)选择室外太阳光能够直接照射的地方(例如楼顶平台)，然后将上述两个透明的玻璃瓶置于太阳光充足的地方，而棕色瓶则置于纸质暗箱中，纸箱同样置于太阳光直接照射处，以期两组的试验温度差异最小；

(4)步骤(3)光线条件控制好后，分别进行挂片，并对各组的瓶口采取半遮盖状态，也即防止杂质进入，但处于曝气状态，这样保证两组试验的试验密封性相同；

挂片后6小时，进行取片，观察紫铜试片表面状况，并记录，对于挂片后的水样，取50mL进行电导率和pH的测量，再取100mL用来测量各瓶水样中的铜离子含量，记录数据。

本发明通过将紫铜-除盐水体系置于大气环境中，在不同光照条件下的挂片试验，不同光照下紫铜的腐蚀效果见表1。

表1

由表1可知，紫铜在除盐水中的腐蚀速度，有光照的比无光照的增加了33.35％，即由于光照，紫铜的腐蚀变得严重，光照确实促进了紫铜在除盐水中的腐蚀。说明避免光照(遮光或在暗处)，紫铜在除盐水中的腐蚀会减轻。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种发电机紫铜导线在除盐水中的防腐蚀方法，其特征在于：在紫铜导线与除盐水直接接触部分的外部设置一层可开启的密闭遮光罩进行遮光；所述可开启的密闭遮光罩由不透光材料制成；将发电机紫铜导线制成空芯，除盐水成为内冷水，将内冷水水箱密封，使发电机空芯紫铜导线内表面及流过其中的除盐水都处于黑暗状态。