1. 黄銅の一般腐食特性
真鍮は、主な合金元素として Zn を含む Cu-Zn 合金です。 黄色い色をしているので真鍮と呼ばれています。 黄銅は添加される合金元素の種類と含有量により、単相黄銅、複相黄銅、特殊黄銅の3つに分類されます。 亜鉛含有量が36%未満の場合、単相固溶体が形成されるため、単相黄銅は黄銅とも呼ばれます。 亜鉛含有量が36%-45%の場合、+複合相黄銅となります。 亜鉛含有量が４５％を超えると、相が多すぎて脆くなり、実用的価値がなくなる。 特殊黄銅はCu-ZnをベースにSn、Mn、Al、Fe、Ni、Si、Pb等を添加したものです。
真鍮は大気中では非常にゆっくりと腐食しますが、純粋な淡水中での腐食速度は大きくなく（{{0}}.0025-0.025mm/年）、海水中での腐食速度はわずかに速くなります（ 0.0075-0.1mm/年）。 水中のフッ素は真鍮の腐食にほとんど影響を与えませんが、塩化物はより大きな影響を及ぼし、ヨウ化物は深刻な影響を及ぼします。 O2、CO2、H2S、SO2、NH3 などのガスを含む水中では、真鍮の腐食速度が劇的に増加します。 ミネラルウォーター、特に Fe2(SO4)3 を含む水では非常に腐食しやすくなります。 硝酸および塩酸では深刻な腐食を引き起こしますが、硫酸ではゆっくりと腐食し、NaOH 溶液では腐食に耐性があります。 真鍮は純銅よりも耐衝撃腐食性に優れています。
特殊黄銅は通常の黄銅に比べ耐食性に優れています。 黄銅に約 1% の Sn を添加すると、黄銅の脱亜鉛腐食が大幅に軽減され、海水中での耐食性が向上します。 真鍮に約 2% の Pb を添加すると、耐摩耗性が向上し、流れる海水中での腐食速度が大幅に低下します。 脱亜鉛腐食を防ぐために、少量の As、Sb、P (0.02%~0.05%) を添加することもできます。 ; ネイビー黄銅には0.5%〜1.0%のMnが含まれており、強度を向上させ、優れた耐食性を備えています。 。 65% Cu および 55% Cu を含む黄銅では、12%-18% Ni が Zn の一部を置換するために使用されます。 色が銀白色なので洋白、洋銀とも呼ばれます。 この合金は、塩、アルカリ、非酸化性の酸に対して優れた耐食性を備えています。 同時に、多量のNiが2nを置換するため、脱亜鉛現象が起こりません。 上記の腐食特性に加えて、黄銅には脱亜鉛腐食と応力腐食という 2 つの重要な腐食形態もあります。
2. 黄銅の応力腐食割れ
黄銅の応力腐食割れに影響を与える要因には、腐食媒体、応力、合金組成、組織構造などが含まれます。 特定の合金は、特定の媒体および特定の応力条件下でのみ腐食し、亀裂が発生します。
(1) 腐食性媒体
引張応力を受けた黄銅は、すべてのアンモニア含有 (または NH4+) 媒体中で、また大気中、海水、淡水、高温高圧の水、水蒸気中で応力腐食を引き起こす可能性があります。 たとえば、夏の雨季に発生する真鍮の弾薬の割れ（季節割れとも呼ばれます）は、真鍮の応力腐食割れの典型的な例です。 さらに、黄銅の応力腐食割れ形態は粒界と粒内に分けられます。 成膜溶液では主に粒界破壊が起こり、非成膜溶液では主に粒内破壊が起こる。 黄銅の応力腐食割れのメカニズムは、皮膜形成溶液中で黄銅の表面に靱性の低い亜酸化銅皮膜の層が形成されると一般に考えられています。 応力と歪みの作用下で、亜酸化銅膜は脆性亀裂を起こし、粒界に形成されます。 この皮膜が脆化すると、亀裂は母材金属まで広がり、滑りによって止まり、亀裂の先端が腐食性溶液にさらされます。 その後、粒界侵入、皮膜形成、脆性亀裂、亀裂の拡大が起こります。 このプロセスが繰り返されます。 、最終的には階段状の不連続破壊を形成します。 非成膜溶液では、応力により真鍮表面の露出転位が優先的に溶解し、転位密度が最も高い経路に沿って亀裂が伝播し、破壊が生じます。 亜鉛の含有量が低い真鍮では、転位は主にセルの形で存在し、結晶粒界が転位密度が最大となる領域であるため、結晶形に沿って破壊が発生します。 亜鉛含有量の高い真鍮では、転位は主に平面状であり、転位密度が最大となる領域が積層欠陥であるため、粒内破壊が発生します。 さらに、亜鉛原子は応力下で転位に偏析し、転位の活性を高めるため、亜鉛含有量の増加とともに亀裂の成長速度が増加します。
実験的研究によると、雰囲気の中で工業雰囲気が黄銅の応力腐食割れを最も起こしやすく、破壊寿命が最も短いことがわかっています。 田舎の大気は 2 番目に可能性が高く、海洋大気は最も影響が少ないです。 大気環境におけるこの異なる影響は、大気中の SO2 含有量の違いによって引き起こされます (工業大気には SO2 が最も多く含まれ、地方の大気には SO2 が少なく、海洋大気には SO2 がほとんど含まれません)。
つまり、黄銅の応力腐食割れを引き起こす物質は、主にアンモニアおよびアンモニアを誘導する物質、すなわち硫化物である。 このうち、アンモニアの役割が認められているが、硫化物の役割は不明である。 さらに、蒸気、酸素、SO2、CO2、CN- は応力腐食を促進します。
(2) ストレス
引張応力は黄銅の応力腐食割れの必要条件です。 引張応力が大きいほど応力腐食割れが大きくなります
感度が高くなります。 低温焼戻しを使用して残留引張応力を除去すると、黄銅を応力腐食割れから保護できます。
(3) 合金組成と組織
黄銅の亜鉛含有量が高くなるほど、応力腐食割れの影響を受けやすくなります。 亜鉛の含有量がどの程度低いかというと、応力腐食は発生しません。 これは媒体の特性に関係しています。 例えば、亜鉛含有量が 20% 未満の黄銅は、一般に自然環境では応力腐食を引き起こしませんが、亜鉛含有量が低い黄銅もアンモニア水中では応力腐食割れを引き起こします。
応力腐食に対する他の合金元素の影響、Si は黄銅の応力腐食割れを効果的に防止できます。 Si、Mnは+、黄銅の耐応力腐食性を向上させることができます。 アンモニア雰囲気条件下では、Si、As、Ce、Mg などの元素が黄銅の耐応力腐食性を向上させます。 大気条件下では、Si、Ce、Mg、その他の元素により応力腐食性能が向上します。 工業用大気暴露試験の結果は、Cu-Zn 合金に Ai.Ni および Sn を添加すると応力腐食傾向を軽減できることを示しています。
