碱性介质中铜覆钢耐腐蚀性能快速评价及失效机理研究

摘要

[目的]为评价电力工程中铜覆钢接地材料在碱性环境下的耐腐蚀性能，开发一种快速检测铜层质量的方法，并揭示其腐蚀失效机制。[方法]通过模拟碱性土壤环境，优化Na₂S₂O₈–NH₃·H₂O–NH₄Cl体系腐蚀溶液的配方，结合紫外-可见分光光度法测定铜氨配合物([Cu（NH₃）₄]²⁺)在600 nm处的吸光度，定量评估铜层的腐蚀速率。利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）分析腐蚀产物的形貌与组成。[结果]氨浓度与氧气含量显著影响腐蚀动力学，高氨浓度（如13.38 mol/L）下铜片腐蚀加快，通氧可使腐蚀速率提升约20%。铸造铜覆钢因存在气孔、夹杂等缺陷而易引发点蚀与晶间腐蚀，p H=9.0的情况下75 min内质量损失达60%，腐蚀速率显著高于电解铜覆钢。弯折实验表明，机械损伤会使界面铁含量增加，加速电化学腐蚀。铸造铜覆钢腐蚀后形成多相腐蚀产物（Cu₂O及硫酸盐），而电解铜覆钢因表面形成了致密钝化膜而表现出优异的耐蚀性。[结论]所开发的基于吸光度法的覆铜钢铜层质量快速评价方法可为电力接地材料的选型与工艺优化提供依据，有助于提升接地系统的安全性与经济性。

关键词

接地材料 / 铜覆钢 / 碱性环境 / 耐腐蚀性能 / 快速评价