古建筑中的铜质材料是一种高档的装饰材料主要用于宫庭、寺庙、记念性建筑以及商店铜字招牌等。在现代化建筑装饰方面铜及其合金集古朴和华贵于一身被广泛应用于外墙板、执手或把手、纱窗和西式高级壁炉等上。

较为常见的建筑装饰用铜质材料多为铝青铜即一种以A为主要合金化素的铜合金少部分装饰用铜质材料中还添加了N素在长时间使用过程中铜质材料的腐蚀失效一直是限制其使用的关键然而关于铜合金在腐蚀介质作用下的腐蚀行为及其作用机理方面的研究工作相对较少。

为了弄清不同材质的建筑装饰用铜合金的耐腐蚀性差异及其影响机制进一步拓展铜合金的应用范围本文对4种不同成分的铜合金耐腐蚀性进行了研究结果可为装饰用铜合金的开发与应用提供参考。

铝青铜实验材料与方法

实验原料为4种不同成分的建筑装饰用铝青铜合金主要素化学成分如表1所示。其中KK1合金和C-17N-3A-X合金为铸态而QA110-4-4合金和KK3合金为挤压态。

使用线切割方式截取块状金相试样依次进行粗砂纸和细砂纸打磨、机械抛光和腐蚀后用75醋酸+25丙酮溶液进行腐蚀后在光学显微镜上观察电化学性能测试在化学工作站中进行标准三电极体系工作电极为被测试样饱和甘汞为参比电极铂片为辅助电极扫描速率为2V工作面积为10×10测试需要进行打磨、抛光和清洗

参照JBT7901-1999对铜合金进行35NC溶液中的浸泡腐蚀实验溶液H值为80温度为室温浸泡腐蚀结束后的宏观形貌采用N数码相机进行拍摄采用50HC水溶液去除表面腐蚀产物

并经过清洗冲洗和吹干后在电镜上观察腐蚀形貌并对微区成分进行能谱分析；采用天平对腐蚀后的质量进行称重并计算腐蚀速率：V=876×W0-W1STD式中：V为腐蚀速率；W0为腐蚀质量；W1为去除腐蚀产物后的质量；S为被测面积2；T为浸泡腐蚀时间；D为被测金属的密度3。

铝青铜实验结果与分析

4种铝青铜合金的金相组织。可看出KK1合金的金相组织为灰白色α-C固溶体、黑色鱼骨状β'相和颗粒状κ相晶粒尺寸为40μ；QA110-4-4合金的金相组织为灰白色α-C固溶体和弥散分布的条状或者颗粒状κ相晶粒尺寸为10μ；KK3合金的金相组织为α-C固溶体、颗粒状κ相和片层状α+κⅢ共晶相晶粒尺寸为20μ；C-17N-3A-X合金的金相组织为α-C固溶体、鱼骨状富N和富S相晶粒尺寸约为8μ。4种铝青铜合金都是以C为基的固溶体合金中β'相为AC3颗粒状κ相由多种金属间化合物组成如A3F、AN等。

铝青铜试验结论

1、KK1合金的金相组织为灰白色α-C固溶体、黑色鱼骨状β'相和颗粒状κ相；QA110-4-4合金的金相组织为灰白色α-C固溶体和弥散分布的条状或者颗粒状κ相；KK3合金的金相组织为α-C固溶体、颗粒状κ相和片层状α+κⅢ共晶相；C-17N-3A-X合金的金相组织为α-C固溶体、鱼骨状富N和富S相。

2、4种铝青铜合金自腐蚀电位从高至低顺序为C-17N-3A-X合金QA110-4-4合金KK3合金KK1合金平均钝化电流密度从小至大顺序：C-17N-3A-X合金