紫铜管开裂原因分析

谭莹　吴敬艳　陈明

(广东出入境检验检疫局化矿金检测中心　广州510075)

摘　要：采用光学显微镜、扫描电镜及能谱仪对冰箱用紫铜管渗漏失效进行了分析。结果表明，紫铜管渗漏系腐蚀引发裂纹所致，而涂在铜管表面的油胶中的氯离子是引起紫铜管应力腐蚀开裂的主要因素。

主题词：紫铜管；油胶；应力腐蚀开裂

1　概况

某冰箱厂原使用的制冷紫铜管质量一直很稳定，但在采用新型油胶后，出现了制冷剂(弗里昂)渗漏现象，为此我们对该批铜管进行了检验分析。

2　宏观检验

紫铜管表面光滑，局部涂有油胶。在体视显微镜下观察，发现在涂有油胶的部位出现裂纹。裂纹细长，呈黑色状，见图1。

       图1　裂纹形貌　7×                                图2　岩石状特征　500×

3　电镜分析

将裂纹部位的油胶清洗干净并打断，用扫描电镜观察，裂纹源产生于铜管外表面，在其周围有腐蚀痕迹，裂纹表面的腐蚀较内部严重，裂纹沿晶开裂呈岩石状特征，见图2。裂纹附近有许多腐蚀孔洞弥散分布在铜管的外表面，见图3。用能谱仪分析，孔洞处有氯元素存在(见图4)，而未腐蚀的部位未发现氯元素(见图5)。

图3　表面腐蚀孔　50×

                图4　腐蚀孔部位                                      图5　未腐蚀区域

4　金相检验

　　在裂纹附近未腐蚀区域截取金相试样，抛光后观察，未见夹杂物和针孔。试样经侵蚀后观察，组织为再结晶A单相固溶体，见图6。未见试样边缘组织有异常现象。

图6　再结晶组织　400×

5　油胶检验

将油胶放入AgNO₃溶液中浸泡一段时间，发现溶液浑浊，出现白色沉淀物。氯离子与AgNO₃反应生成AgCl白色沉淀，即AgNO₃+Cl^-=AgCl↓+NO₃^-，由此确认油胶中含有氯离子。

6　讨论

上述检验结果表明，紫铜管表面的腐蚀和裂纹均出现在涂有油胶的部位，而检验中未发现紫铜管有冶金缺陷，但在紫铜管表面的腐蚀孔洞中发现了氯离子，其它部位却未见氯离子，这说明氯离子是一种腐蚀促进剂。在对油胶的检验中也发现了氯离子，因此可以推断，在油胶与紫铜管的接触中，油胶中的氯离子吸附在紫铜管的氧化膜上，并替代了氧化膜中的氧离子，这样吸附在铜管上的氯离子与其生成了金属的可溶性氯化物，而使这个区域出现孔洞。通常孔洞出现在表面晶界处能量较高的部位，成为化学腐蚀电池的阳极(在氧化膜未破坏的区域为阴极)，再加上紫铜管加工残余应力在腐蚀孔洞处形成应力集中，促进腐蚀的继续进行，导致裂纹沿晶扩展，最后造成沿晶开裂的应力腐蚀破坏，其断口形貌为岩石状特征。

7　结论

涂在紫铜管表面的新型油胶中的氯离子是导致紫铜管局部应力腐蚀开裂的主要因素。