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2004-2005年,受卡特里娜飓风的影响,美国多个州的建筑都遭到了严重的摧毁和打击。由于当地建材匮乏,故从中国进口了大量石膏板以重建家园。然而在几年之内,美国消费产品安全委员会(CPSC)陆续接到大量消费者投诉,包括一系列的健康问题和室内金属器具(特别是铜器)的腐蚀问题。美方认为从中国进口的石膏板能够释放含硫的腐蚀性气体,导致健康和腐蚀问题,并将这些中国石膏板称为“问题石膏板”,从而引发了美国消费者针对中国石膏板的集体诉讼。在“问题石膏板”事件出现之前,国内外尚无有关石膏板对铜的腐蚀行为影响研究的报道,有关单质硫对金属铜的腐蚀机理也尚未明确。本课题通过模拟腐蚀环境条件,对比研究了中、美石膏板和单质硫对金属铜腐蚀行为的影响和作用规律,明确了石膏板和单质硫的腐蚀性,并提出了腐蚀机理。研究内容包括:(1)以金属铜为研究对象,在控制温度、湿度的密闭条件下进行了30-90天的实验,采用单位面积的腐蚀增重法评价了12种中国石膏板和4种美国石膏板的腐蚀性,明确石膏板高温灭菌与否对铜的腐蚀行为是否有影响。(2)采用相同的实验方法,通过有机溶剂表面涂覆单质硫和单质硫挥发升华法,系统研究了单质硫对金属铜腐蚀行为的影响。(3)通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等分析测试技术研究了腐蚀产物的物相组成、分布特征及微观形貌特点。(4)根据腐蚀过程发生发展特点及腐蚀产物的特征,提出了石膏板和单质硫对金属铜的腐蚀机理模型。研究结果表明:恒温恒湿的腐蚀条件下,石膏板仅引起金属铜发生极其轻微的腐蚀,石膏板灭菌与否对铜的腐蚀行为无影响。铜表面生成的腐蚀产物主要是Cu20,在置有3种中国石膏板的腐蚀产物中还检测到Cu2S。年腐蚀速率推算结果表明,两种中国石膏板(C3和C11)条件下的金属铜很耐蚀(年腐蚀速率0.001-0.005mm/a),耐蚀性等级为2,其余14种石膏板存在条件下金属铜完全耐蚀(年腐蚀速度远低于0.001mm/a),耐蚀性等级为1。单质硫升华极大地加速了铜的腐蚀,使腐蚀速率提高4倍以上,原因是单质硫参与了腐蚀电化学的阴极反应过程,因而促进了铜的腐蚀。