ZCuSn10Zn2合金的组织形貌及其影响因素分析

ZCuSn10Zn2、ZCuSn10Zn2FeCo、1号试样及2号试样的SEM 微观组织形貌如图7.2所示。从图7.2 （a）可以看出，铸态条件下ZCuSn10Zn2合金中Sn元素偏析比较严重，基体由树枝晶组成，并且存在着不同程度的缩松，组织不够致密，这些组织缺陷都将直接降低ZCuSn10Zn2合金在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能。

对于新型ZCuSn10Zn2FeCo锡青铜合金而言，无论是在铸态条件下还是在形变40%+400℃，500℃时效条件下，组织都是大同小异的，Cu基体上都弥散分布着Fe析出相。铸态条件下，ZCuSn10Zn2FeCo锡青铜合金存在着Sn元素偏析，同时存在着亮白色的硬脆相[图7.2 （b）]。

图7.2　（一） 不同试样的SEM 微观组织形貌

图7.2　（二） 不同试样的SEM 微观组织形貌

在形变热处理条件下，CuSn10Zn2FeCo合金基体中消除了Sn元素偏析现象，硬脆相也得到了消除，形变热处理条件下的组织更加均匀单一 [图7.2 （c）、（d）]，这对于形变热处理CuSn10Zn2FeCo合金在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性是有好处的，因为组织成分越均匀，越单一，发生电化学腐蚀的趋势就越小。在扫描电镜下观察发现，Fe和Co元素的加入基本上完全消除了ZCuSn10Zn2合金凝固过程中产生的缩松缩孔缺陷，合金更加致密，合金中铸造缺陷的消除对合金耐腐蚀性能的提高也是有利的。

对于新型CuSn10Zn2FeCo合金，无论是铸态还是形变热处理条件下，Cu基体上都弥散分布着黑色的析出相，这些析出相都十分细小，直径在0.5～1μm 不等[图7.2 （b）～（d）]。

形变热处理后试样基体中存在着直径在2μm 左右的析出相颗粒，这些析出相很可能是因为在后续的热处理过程中残存在Cu基体中的Fe元素通过扩散使得析出相颗粒发生了长大现象，但是整个基体上主要还是以尺寸低于1μm 的析出相为主。和细小析出相相比，较为粗大的黑色析出相数量只是占较少一部分[图7.2 （c）、（d）]。

ZCuSn10Zn2合金在3.5%NaCl溶液腐蚀后腐蚀形貌如图7.3 （a）、（b）所示。从图7.3 （a）、（b）可以看出ZCuSn10Zn2合金腐蚀后，腐蚀产物呈疏松多孔状，并且腐蚀产物分布不均匀，这说明了有的地方腐蚀程度严重，有的地方腐蚀的相对较轻，腐蚀呈现不均匀性，同时发现了龟裂现象[图7.3 （b）]。

图7.3　ZCuSn10Zn2合金腐蚀形貌

新型ZCuSn10Zn2FeCo锡青铜合金经过3.5%NaCl溶液腐蚀后腐蚀形貌如图7.4所示。ZCuSn10Zn2FeCo基体表面均匀覆盖着一层薄膜，与基体结合紧密不易清除，腐蚀产物比较单一，合金经过腐蚀后没有裸露金属基体 （图7.4）。图7.4 （b）显示了高倍下ZCuSn10Zn2FeCo在3.5%NaCl溶液中腐蚀形貌，腐蚀薄膜均匀致密，龟裂现象减轻。(www.xing528.com)

图7.4　ZCuSn10Zn2FeCo合金腐蚀形貌

形变热处理后1号和2号试样在3.5%溶液中腐蚀后的腐蚀形貌分别如图7.5和图7.6所示。形变热处理后的1号和2号试样在3.5%溶液中腐蚀后所生成的腐蚀产物能够均匀覆盖在基体上，和基体结合紧密，腐蚀呈现全面均匀腐蚀状态 [图7.5 （b）、图7.6（b）]。究其原因可能是形变热处理后新型CuSn10Zn2FeCo锡青铜材料的强度也有大幅度的提高，轧制可以在一定程度上消除材料铸造时所产生的缩松、气孔等缺陷，同时形变热处理后基体成分更加均匀。强度的提高、成分的均匀化、致密度的提高和组织的改善都能够提高合金的耐腐蚀性能。

图7.5　1号试样腐蚀形貌

对1号试样在3.5%NaCl溶液中的腐蚀产物做EDS能谱分析，其腐蚀产物微区EDS能谱分析结果见表7.3，可以看出腐蚀产物中主要含有O、Fe、Cu、Sn等元素，O、Cu元素的含量比较高。

由于腐蚀产物为薄膜状，且较薄，金属基体对微区EDS能谱分析难免会产生一定的影响，因此可以认为ZCuSn10Zn2FeCo合金经过3.5%NaCl溶液浸泡后其腐蚀产物主要是Cu、Fe元素的腐蚀氧化物。

图7.6　2号试样腐蚀形貌

表7.3　CuSn10Zn2FeCo合金腐蚀产物EDS能谱分析

结合腐蚀产物分析结果（表7.2），腐蚀产物大概可以分为两大类：一类是Cu的氧化物，如Cu（OH）Cl、Cu3Cl4（OH）2·2H2O、Cu11Cl8（OH）14·6H2O、Cu2Cl（OH）3、Cu4Cl（OH）7·0.5 H2O 等氧化物，在XRD 物相分析中还发现了CuCl23-Cu（OH）2等氧化物。一类是Fe的氧化物，如Fe2（OH）3Cl、FeCl2·2H2O、Fe3O4、FeO 等物质，另外还有很少量的Sn、Zn氧化物。