液滴下铜的初期腐蚀行为研究

【摘要】铜是人类最早发现并使用的金属，在诸多领域中都得到了广泛应用，在电子工业中铜是制作印刷电路板的核心材料，但具有发生大气腐蚀的倾向。大气腐蚀是一种有少量液相参与的电化学过程，因此研究铜在少量液相下的大气腐蚀行为和规律具有非常重要的意义。本文采用丝束电极技术、显微观察技术以及扫描电镜技术等研究了液滴下铜初期的大气腐蚀规律，分别对液滴尺寸以及环境相对湿度对铜腐蚀的影响进行了研究，主要内容包括：（1）考察了NaCl液滴下铜电极表面的电流分布，研究表明液滴下铜表面呈现典型的局部腐蚀特征，局部腐蚀速度及不均匀程度均随时间的延长而增加，并且逐渐形成中心阳极边缘阴极的分布特征。对电极表面微观形貌及元素成分进行分析证实液滴中心及边缘处电极表面产物成分不同，并且早期形成的Cu2O膜对腐蚀反应具有阻滞作用。（2）考察了液滴尺寸对铜腐蚀的影响，研究表明不同体积液滴下铜腐蚀均为局部腐蚀，并且液滴体积越小，电极表面形成稳定的中心阳极边缘阴极的分布特征所需时间越短。对不同体积液滴下总阴极电流的研究发现不同体积液滴下电极表面总阴极电流均随时间推移变大，且液滴体积越大总阴极电流也越大，这是由于液滴体积越大三相线界面区面积也越大，提供阴极电流也越大。对同体积不同分散个数液滴下电极表面总阴极电流的变化规律进行研究，结果表明不同分散个数液滴下金属表面总阴极电流随腐蚀时间延长增大，但液滴分散个数越多，总阴极电流越小，可能是小液滴下阳极产物的扩散及丝束电极自身局限性影响所致。（3）对铜在不同环境相对湿度下的腐蚀进行研究，结果表明铜在低相对湿度下腐蚀速度较快，局部腐蚀程度也更高。对液滴蒸发过程中铜的腐蚀研究发现电极表面最大阳极电流值和最大阴极电流值有很好的对应，在干燥过程末期二者均出现极值。这是由于在液滴蒸发过程中液膜厚度逐渐减薄，氧扩散速度加快以及溶液浓度增加导致金属腐蚀速度逐渐加快，至后期由于液膜厚度减至极薄，产物扩散受阻导致金属腐蚀速度降低，因而出现极值。多次循环发现电流极值随循环次数的增加出现时间会提前，最大阳极电流极值随循环次数的增加呈减小趋势，则可能是由于循环过程中腐蚀产物的积累影响所致。
【作者】张彭辉；
【导师】王佳；
【作者基本信息】中国海洋大学，海洋化学，2014，硕士
【关键词】铜；丝束电极；液滴；环境湿度；

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