![pageSearch](/themes/hestia/images/page-search.webp)
10 удивительных женских ремешков Fitbit Versa 2 на 2023 год
May 27, 202410 основных советов по уходу за автомобилем, которые помогут сэкономить деньги
Jun 20, 202310 С8
Jun 16, 202312 аксессуаров для духовки Ooni Pizza, которые помогут приготовить самые лучшие пироги 2023 года
May 31, 202431 лучшее предложение REI ко Дню труда (2023 г.): палатки, спальные мешки и снаряжение для активного отдыха
Aug 14, 2023Металлургические пути выщелачивания свинца из латуни.
![May 28, 2023](/themes/hestia/images/news-details-icon1.webp)
npj Деградация материалов, том 7, Номер статьи: 69 (2023 г.) Цитировать эту статью
246 Доступов
1 Альтметрика
Подробности о метриках
Компоненты из свинцовистой (Pb) латуни, используемые в водопроводах, склонны к выщелачиванию свинца после пайки или пайки во время установки. Рентгенография синхротронным излучением показывает, что в исходном состоянии образцов латуни питьевой воды Pb существует преимущественно в виде изолированных или связанных между собой частиц размером от субмикронных до нескольких микрон. При нагреве до обычной температуры пайки ~200 °C содержимое Pb быстро выходит на поверхность по диффузионным путям, включающим взаимопроникающую структуру Pb–латунь с ориентационным соотношением (11\(\bar{1}\))α-латунь//(220 )Пб; [011]α-латунь //[\(\bar{1}\)13]Pb. При нагреве до обычной температуры пайки 700 °C частицы Pb плавятся и расширяются в объеме, при этом содержание Pb проникает в решетку латуни преимущественно по плоскостям {101}α-латуни, образуя фазу Pb с низкой сферичностью или даже большие листы. . При погружении в воду всплывшие на поверхность частицы Pb окисляются с образованием игл PbO вдоль нормального направления плоскостей {\(\bar{2}\bar{2}2\)}PbO, которые затем легко смываются, вызывая выщелачивание Pb. .
Свинец (Pb) является распространенным тяжелым металлом, который регулируется агентствами по охране окружающей среды, поскольку он загрязняет окружающую среду1,2,3,4 и может иметь вредные последствия для здоровья, такие как неврологические нарушения и неблагоприятные исходы беременности при употреблении в пищу5,6. Действующие рекомендации по свинцу, последний раз пересмотренные в 1993 году, предусматривают максимально допустимую концентрацию 10 мкг/л, основанную на предварительном допустимом еженедельном уровне потребления Всемирной организации здравоохранения, ниже которого не должно происходить повышения уровня свинца в крови и, следовательно, не должно происходить ожидаемого увеличения рисков для здоровья. . Отравления, вызванные чрезмерным содержанием свинца в питьевой воде, происходят и сегодня, главным образом из-за выщелачивания свинца из компонентов, используемых в распределительных и водопроводных системах. В результате в юрисдикциях были разработаны правила и технические стандарты для содержания свинца в компонентах, используемых в системах трубопроводов питьевой воды. Например, британские стандарты определяют, что фитинги из медного сплава для использования в питьевой воде должны содержать не более 4–6% мас. Pb для клапанов и 0,5–2,5% мас. Pb для кранов7. Между тем, согласно стандартам США, смачиваемые поверхности номинально бессвинцовых медных сплавов для использования в питьевой воде по-прежнему могут содержать Pb до 0,25 мас.%8.
Так называемая бессвинцовая марка латуни для применения в питьевой воде (далее именуемая PW-латунь) обязательно содержит Pb9. Время от времени во всем мире сообщается о выщелачивании Pb в питьевую воду10,11,12,13,14,15,16,17,18, и одна из возможных причин связана с содержанием Pb в трубопроводах и компонентах из латуни, особенно в вновь установленные условия19. Традиционно Pb добавляется в PW-латунь для облегчения механической обработки, и, учитывая долгую историю использования латуни для изготовления компонентов питьевой воды и огромное количество уже установленных латунных трубопроводов и компонентов, ни одна юрисдикция не объявила о каком-либо плане или графике запрета использование PW-латуни в трубопроводах. Интересно, что, несмотря на важность проблемы, в 1970-х годах кратко изучалась только обрабатываемость латуни, повышенная Pb благодаря наплавке Pb, а понимание металлургических путей процесса выщелачивания Pb из pw-латуни до сих пор не существует. В частности, учитывая, что латунь и Pb не имеют предела взаимной растворимости на фазовой диаграмме21, неизвестно, в каких формах Pb будет существовать внутри pw-латуни и как Pb будет мигрировать на поверхность образца, вызывая выщелачивание в контактирующую воду.
Недавние эксперименты19 показали, что предварительная термообработка PW-латуни может привести к ускоренному выщелачиванию Pb. В этих экспериментах перед испытаниями на выщелачивание Pb проводилась предварительная термическая обработка при 200 или 700 °C для имитации процесса пайки (200 °C) или пайки твердым припоем (700 °C) при монтаже трубопроводов. При 200 °C содержание Pb в PW-латуни все еще находится в твердом состоянии, тогда как при 700 °C Pb должен быть расплавлен, но при конечных условиях выщелачивания Pb при погружных испытаниях Pb должен находиться в твердом состоянии22. Подробное объяснение того, почему предварительная термообработка ускоряет выщелачивание Pb, потребует детального знания распределения Pb в исходной латуни, а также после предварительной обработки. Например, на рис. 1 из настоящей работы (подробности объяснены позже) предварительно обработанное состояние при 700 °C выщелачивается примерно с той же скоростью, что и состояние при 200 °C, при времени нагрева менее 20 минут, но скорость выщелачивания значительно ускоряется через 20 мин, что, возможно, указывает на неравномерное распределение содержания Pb внутри латуни. Таким образом, в задачу настоящей статьи не входит обсуждение того, как продолжительность предварительной обработки будет количественно влиять на скорость выщелачивания свинца — такое исследование потребует систематического контроля начального распределения Pb в образцах латуни, что было бы сложной задачей, учитывая высокая метастабильность или нестабильность сегрегации Pb внутри латуни из-за взаимной несмешиваемости двух фаз.