第五讲 腐蚀的工业应用南昌航空大学汇总
航空材料与腐蚀

新型材料
02
研究和开发具有优异防腐蚀性能的新型航空材料。
智能化监测
03
利用传感器和智能化技术,实现对航空器腐蚀状态的实时监测
和预警。
06
航空材料防腐蚀的案例研究
案例一:某型飞机机身材料的防腐蚀保护
总结词
采用高强度铝合金材料,通过表面处理和涂层技术,有效提高机身材料的防腐蚀能力。
详细描述
某型飞机机身材料选用高强度铝合金,这种材料具有良好的耐腐蚀性能。为了进一步提高防腐蚀能力,该型飞机 采用了先进的表面处理技术和涂层技术,如阳极氧化、镀锌等,这些技术能够增强铝合金表面的保护层,有效抵 抗大气腐蚀和盐雾腐蚀。
为降低飞机运行对环境的影响,环保 型航空材料的研究和推广将受到重视, 如生物可降解材料等。
高温性能材料的研发
随着航空工业的发展,对高温环境下 工作的发动机部件的需求不断增加, 高温性能材料的研发和应用将成为一 个重要方向。
02
腐蚀对航空材料的影响
腐蚀的定义与类型
腐蚀的定义
腐蚀是金属或其合金与周围环境介质 之间发生化学或电化学反应,导致金 属损失或破坏的现象。
腐蚀检测的标准与规范
国际标准
如ISO、ASTM和EN标 准,为腐蚀检测提供了 统一的方法和规范。
国家标准
各国制定的国家标准, 如美国联邦航空局 (FAA)和欧洲航空安 全局(EASA)制定的 标准,适用于特定地区 的航空材料腐蚀检测。
行业规范
航空工业协会和组织制 定的行业规范,为航空 材料的腐蚀检测提供了 指导和建议。
电化学保护技术
阴极保护
通过降低被保护材料的电极电位, 使其成为整个电解装置中的阴极,
从而避免腐蚀发生。
阳极保护
腐蚀原理的应用

腐蚀原理的应用背景介绍腐蚀是指金属或其他物质与周围环境中的化学物质发生反应,导致物质表面逐渐破坏或失去原有性质的过程。
腐蚀现象在各种工业领域都十分普遍,而腐蚀原理的应用可以在诸多领域发挥重要作用。
腐蚀原理的应用1. 防腐材料的研发•通过深入研究腐蚀原理,可以开发出各种防腐材料,用于保护金属材料免受腐蚀的侵害。
例如,可以制造腐蚀抗性强的涂层材料,通过包覆在金属表面形成保护层,减少腐蚀的发生。
•利用腐蚀原理还可以研发抗腐蚀的合金材料,通过添加一些特殊元素,可以提高金属的耐腐蚀性能。
这些特殊元素可以与金属结合,并形成一种稳定的化合物,降低金属的腐蚀速率。
2. 金属表面处理•腐蚀也可以用于金属表面处理,主要是为了提高其耐蚀性、耐磨性、附着力等方面的性能。
例如,可以利用化学腐蚀技术对不同金属进行处理,形成一层致密的氧化膜,从而减少金属与外界环境的接触,实现防腐蚀的目的。
•还可以利用电化学腐蚀技术对金属进行阳极氧化处理,形成一层致密、坚硬的氧化膜,提高金属表面的硬度和耐腐蚀性。
3. 酸碱性物质的生产和利用•腐蚀原理的应用还可以在酸碱性物质的生产和利用过程中发挥重要作用。
通过掌握腐蚀原理,可以合理选择酸碱性物质,用于清洗、去除金属表面的氧化层、清洗管道等。
•此外,腐蚀也可以用于生产领域,例如,利用腐蚀原理可以提取金属离子,用于金属表面处理或者制备其他化学品。
4. 环境监测与控制•腐蚀原理的应用还可以用于环境监测与控制方面。
通过监测金属材料的腐蚀情况,可以判断环境中是否存在腐蚀性物质,并采取相应措施进行控制。
例如,可以建立腐蚀监测系统,监测工业设备的腐蚀程度,及时采取维护措施。
结论腐蚀原理的应用十分广泛,不仅可以用于材料防腐、金属表面处理,还可以用于酸碱性物质的生产和利用,以及环境监测与控制等领域。
在掌握腐蚀原理的基础上,我们可以更好地应用腐蚀原理,提高材料和设备的使用寿命,降低生产和维护成本,保护环境。
表面处理技术在航空航天材料耐腐蚀中的应用案例分析

表面处理技术在航空航天材料耐腐蚀中的应用案例分析表面处理技术在航空航天材料耐腐蚀中的应用案例分析引言:航空航天工业作为高科技产业的代表,对材料性能的要求非常高。
在极端环境中,如高温、高压、高速和强腐蚀等条件下,材料的耐腐蚀性显得尤为重要。
为了增强航空航天材料的耐腐蚀性能,表面处理技术被广泛应用。
本文将通过分析几个真实的案例,探讨表面处理技术在航空航天材料耐腐蚀中的应用。
一、表面处理技术的概述表面处理技术是通过一系列的工艺手段,改善材料表面的物理和化学性质,以达到增强耐腐蚀性的目的。
常见的表面处理技术包括化学镀金、电镀、喷涂、电化学氧化和热处理等。
这些技术不仅可以提高材料的防腐性能,还可以改善材料的耐磨性、耐热性和耐疲劳性等性能。
二、电化学氧化技术在航空航天材料中的应用电化学氧化是一种常用的表面处理技术,通过在材料表面形成多孔的氧化层来提高耐腐蚀性。
对于航空航天材料,如铝合金和镁合金,经过电化学氧化处理后,可以形成均匀且致密的氧化层,从而增加材料的抗腐蚀能力。
以某飞机机身材料为例,该材料为高强度的铝合金,在飞行过程中,受到高温和高湿度等气候条件的侵蚀,容易发生腐蚀现象。
为了增加其耐腐蚀性,采用电化学氧化技术进行表面处理。
在电解液中,通过控制电流密度和电解时间等工艺参数,使得材料表面形成厚度合适的氧化层。
实际应用中,通过电化学氧化处理后的材料,经过腐蚀试验,耐腐蚀性能得到明显改善,可以在恶劣气候下长时间使用而不出现表面腐蚀现象。
三、化学镀金技术在航空航天电子器件中的应用在航空航天电子器件中,由于浸泡性液体的存在,器件表面容易遭受腐蚀。
为了提高电子器件的稳定性和耐腐蚀性,采用化学镀金技术进行表面处理。
化学镀金是一种将金属镀层通过化学反应的方法附着在基体材料表面的过程。
通过在器件表面形成一层金属镀层,可以有效阻止腐蚀介质对器件表面的侵蚀。
某航天卫星中的电子装备,长期工作在太空环境中,面临严峻的腐蚀挑战。
航空材料与腐蚀防护讲义 (航空材料部分)

在二十世纪四十年代,尽管喷气式发动机的原理早已提出,但由于没有合适的高温材料用于制造涡轮,所以发展迟缓。
到五十年代初,英国的White公司开发出了镍基高温合金。
到六十年代,开始使用真空熔炼方法制造高温合金,合金的纯度得到提高,性能更好。
七十年代,开发出定向凝固、单晶铸造等高温部件制造工艺,使叶片的最高工作温度和耐疲劳性能进一步提高。
1855年,一件稀世之宝——银光闪闪的铝标本呈现在巴黎博览会上。它无穷的魅力立即引起了全世界的巨大反响。美英德等国相继建厂生产珍贵的铝。铝自问世即得到显贵们的宠爱。这个时候生产出来的铝比白金还贵,每千克价格达到600美元,只能用来制作昂贵的首饰以显耀豪富。当时,西欧的国王和往后视铝如宝石,戴在头上或挂在胸前以示其尊贵。法兰西帝国皇帝拿破仑三世(1808-1873)喜欢宴请四方宾客,每次设宴时,宾客用的都是银碗,惟有他一人用铝碗。后来虽然经过30年的改进,铝加逐步降到9美元一公斤,仍然相当贵。
“耐蚀”是指航空材料要有优良的抗腐蚀,特别是抗应力腐蚀、腐蚀疲劳的能力。
当然,除以上性能外,对某些材料还要求有其他方面的性能,如:非金属材料要具有良好的耐老化性能和耐气候性能;透明材料要具有良好的光学性能;电工材料具有良好的电学性能;以及防火安全性能等等。
二
航空器是技术密集、高集成度的复杂产品,只有采用质地优良的航空材料才能制造出安全可靠、性能优良的飞机、发动机。
第一
1.1
航空材料与航空技术的关系极为密切,航空航天材料在航空产品发展中具有极其重要的地位和作用:航空材料既是研制生产航空产品的物质保障,又是推动航空产品更新换代的技术基础。
一、
所谓“轻质高强”是指,要求材料的比强度高,即要求材料不但强度(静强度高、能承受大过载、疲劳强度高)高而且密度小。航空工业有一句口号叫做“为每一克减重而奋斗”,反映了减重对于航空产品的重大经济意义(见表1.1)。而且材料减重对飞机减重的贡献也越来越大,所以轻质高强是航空材料必须满足的首要性能要求。
航空器表面腐蚀产生机理的分析

航空器表面腐蚀产生机理的分析航天器表面腐蚀是航空工业中常见的问题之一。
主要原因是航空器表面的金属和非金属材料暴露在外的自然环境下,如空气、降雨、湿润、化学物质、温度变化等因素导致的化学反应。
这些反应进而促使航天器表面产生腐蚀,严重影响航空器的安全性能和服务寿命。
航空器表面腐蚀的产生机理可以归纳为以下几点:1.化学反应航空器表面的金属材料会在空气中与氧化物和水分子发生反应,进而形成锈层。
在某些情况下,金属电子会被捐献给氢离子,得到电子的氢离子进而转化成氢气放出。
这种化学反应称为金属腐蚀。
2.电化学反应在一些环境下,金属表面会形成一些微小的电池。
如由于不同金属的遗传电势的变化和电解质溶液的影响产生的腐蚀电池。
当这些电池腐蚀金属时,会进一步导致航空器表面的腐蚀。
3.静电航空器表面会在空气中或金属表面附近形成静电。
静电会引起化学反应、电子流及金属腐蚀,从而迅速加速航天器表面的腐蚀过程。
4.暴露在恶劣环境中航空机器表面经常在恶劣的环境中进行加速老化和功能失效测试,这些测试往往在缺乏恰当修饰或存储的情况下进行。
暴露在酸、碱、盐类、化学液体,或不良气息,高温/低温,高湿度/低湿度等恶劣环境中的材料通常会产生腐蚀。
5.机械因素机械因素是航空器表面腐蚀产生的重要原因之一。
由于施加的力的性质和位置不同,机械力会在表面产生微观划痕和损伤。
划痕和损伤进一步降低表面的防腐性能,使腐蚀加速。
要想有效地减少航空器表面的腐蚀,需要采取一系列有效的措施,包括:1.选择正确的材料不同种类和等级的金属和非金属材料在空气、湿度、温度和其它影响下的腐蚀机理基本不同。
因此应根据不同的使用场合选用不同的材料。
2.使用表面处理技术采用一些保护性的表面涂层来降低金属的腐蚀率。
例如通过镀金,涂层,阳极氧化等保护方法加强材料的表面防护。
3.改善材料的制造质量和标准改善生产标准,加强质量控制,保证制造质量,避免因制造工艺漏洞而引起的腐蚀。
航空器表面腐蚀是航空工业中不容忽视的问题。
航空材料防腐蚀技术研究与应用

航空材料防腐蚀技术研究与应用近年来,随着航空业的快速发展,对航空器材料的要求也越来越高。
其中,防腐蚀技术对于保障航空器的安全和寿命具有重要意义。
本文将探讨航空材料防腐蚀技术的研究与应用,介绍主要的防腐蚀技术和其在航空领域的应用。
1. 航空材料的腐蚀问题:原因与危害航空材料面临着各种环境下的腐蚀挑战,主要包括大气腐蚀、化学腐蚀和海洋腐蚀等。
大气腐蚀是航空器在高空飞行时遭受的主要腐蚀方式,主要是由氧气、水蒸气和其他化学物质对材料表面的腐蚀作用导致的。
化学腐蚀主要来自于航空器运输过程中接触的化学物质,如油漆溶剂、酸碱等。
海洋腐蚀则是涉及到远洋航行的航空器所必须面对的挑战。
腐蚀对航空器的危害可谓严重。
腐蚀会引起材料的损坏,导致材料的削弱,甚至可能发生断裂,从而危及航空器的安全。
此外,腐蚀还会影响航空器的性能和寿命,增加维护和修复成本,因此航空材料防腐蚀技术的研究与应用至关重要。
2. 主要的航空材料防腐蚀技术2.1 表面涂覆技术表面涂覆是一种常见的防腐蚀技术,通过在材料表面形成一层保护膜,来抵御腐蚀因素的侵袭。
其中,有机涂层和无机涂层是两种常见的表面涂覆技术。
有机涂层通常采用环氧树脂、聚氨酯等材料,具有较好的耐腐蚀性和附着力。
它们能够形成一层致密的保护膜,有效阻止氧气和水的渗透,防止腐蚀发生。
然而,有机涂层的耐腐蚀性有限,容易受到机械刮擦和化学物质侵蚀。
无机涂层主要包括磷化、硅化、氮化等技术,通过在材料表面形成一层化学反应生成的保护层,起到抵御腐蚀的作用。
无机涂层具有较好的耐高温性能和机械强度,但其涂装过程较为复杂,制备成本较高。
2.2 清洗和防蚀剂技术清洗是防腐蚀的关键步骤之一,通过去除材料表面的污染物和腐蚀源,减少腐蚀的可能性。
常见的清洗方法包括机械清洗、溶剂清洗、金属表面活化等。
防蚀剂技术通过在材料表面形成一层保护膜,起到防止腐蚀的作用。
防蚀剂可以通过喷涂、浸泡等方式施加在材料表面,形成致密的保护膜来抵御腐蚀因素的侵袭。
腐蚀教学课件

我们知道,钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀,但潮湿的空气中却很快就会腐 蚀。原来,在潮湿的空气里,钢铁的表面吸附了一层薄薄的水膜,这层水膜里含有少 量的氢离子与氢氧根离子,还溶解了氧气等气体,结果在钢铁表面形成了一层电解质 溶液,它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。在这些原电池里,铁 是负极,碳是正极。铁失去电子而被氧化.电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。
钢铁制品在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。
Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2↑ O2+2H2O+4e-→4OH2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 2H+中性环境中。
化学腐蚀( chemical corrosion )
定义: 金属在非电化学作用下的腐蚀(氧化)过程。 通常指在非电解质溶液及干燥气体中,纯化学 作用引起的腐蚀。
负极(Fe): Fe=Fe2++2e-
正极:
O2+2H2O+4e-=4OH-
总反应: 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
由于吸收氧气,所以也叫吸氧腐蚀。
析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的Fe(OH)2被氧所氧化,生成Fe(OH)3脱水生成
Fe2O3 铁锈。 【4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 】
详解
电化学腐蚀
与
化学腐蚀
飞机腐蚀预防与控制培训讲座PPT

腐蚀的概述
2 级腐蚀:任何两次相继的腐蚀检查任务之间超出容许极限,需要进行修理、加强、 全部或部分替换相应结构的腐蚀;或任何两次相继的腐蚀检查任务之间出现漫延腐蚀 且一处腐蚀接近容许极限的腐蚀。
3 级腐蚀:指在第一次或以后各次腐蚀检查任务中,运营人认为是严重危及适航性、 需要紧急处理的腐蚀情况。
腐蚀的概述
腐蚀预防与控制大纲( CPCP: Corrosion Prevention a
nd Con⁃trol Program) : 是指航空运营人基于设计批准书持有人推荐的腐蚀预防与控制计划维修任务( 即腐蚀预 防与控制的基准大纲) 制定的大纲,是一种使航空器结构的承载能力不会降低到低于航 空器适航性所需水平的全面而系பைடு நூலகம்的腐蚀控制方法。
飞机腐蚀预防与控制
序言
持续适航与安全法规 CCAR 121R5 附件J
老龄飞机法规
线路系统 (EWIS)
燃油箱防爆
附件J第1条飞 机的检查与记
录审查
附件J第2条
飞机机身增压边 界修理评估
附件J第3条 补充检查
附件J第4条
电气线路互联 系统(EWIS)
维护大纲
附件J第5条
燃油箱系统维修 方案
附件J第6条 降低可燃性
措施
航空器结构持续完整性大纲
• 纲领性支持文件
序言
航空器结构持续完整性大纲
广布疲劳 损伤预防
修理和改 装损伤容
限评估
补充结构 检查大纲
AC-12165R1
机身增压 边界修理
评估
服务通告 评估和改 装的要求
腐蚀预防和 控制大纲
腐蚀的概述
腐蚀预防和控制大纲 航空运营人可参照腐蚀预防和控制基准大纲( CPCP) 的要求制定自己的腐 蚀预防与控制大纲,主要由基本检查任务、任务区域、腐蚀等级定义以及任务 执行的时限及间隔等内容组成。航空运营人可以自己或联合其他航空运营人根 据相同或类似机型的使用经历和数据直接制定腐蚀预防与控制基本大纲,但必
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制备塑性粉体
刻蚀印刷电路板
阳
极
化学加工
化学铣切
溶
(chemical milling) 电解加工
解
化学抛光
抛光(polishing)
电解抛光
3
浸蚀
显示金相组织
若各组成相的反 光能力不同。
如:球磨铸铁 中的石墨等。
4
浸蚀
显示金相组织
否则,须使用适 当的浸蚀剂。
如:高合金钢、不锈 钢用王水酒精腐蚀 1~4min。
HNO348%+H2SO45.5%+ H3PO411%+CH3COOH 5.5% FeCl334~38g/L
55 45~50
50
腐蚀速度 /(mm·min) 0.02~0.05
0.025 0.025 0.013~0.025 0.013~0.015 0.025
0.013~0.025
20
化学加工
化学铣切
影响金属腐蚀速度的主要因素是腐蚀剂的成分、浓度 和温度;工件材料的特征及热处理状态。
18
化学加工
化学铣切
(4)清洗与清除防蚀层
腐蚀加工完成后通常是把零件先放入专门的氧 化物清洗槽内,去除在零件表面的上留下的一层氧 化物膜和反应沉积污物,接着用水冲洗。
防蚀层的清除一般用手工操作。
但是对于细长、薄型零件应使用化学膜溶剂, 目的是把防蚀层泡胀、软化和尽可能的降低粘附力, 以便采用气压或水压方法把防蚀层清除掉,或者有 利于用手工剥离。
不锈钢 碳钢、合金钢
钛、钛合金
HNO3300g/L+HCl210g/L +HF200g/L+冰醋酸 21g/
L
HNO3 3N+HCl 2N+HF 4 N+C2H4O2 0.38N(Fe:0~6
19
化学加工
化学铣切
常用腐蚀配液:
表1 加工材料及腐蚀溶液
加工材料
溶液的组成
加工温度/°C
铝、铝合金 铜、铜合金 镍、镍合金
NaOH150~300g/L(Al: 70~90 5~50g/L)
Fecl3120~180g/L
50
FeCl3300~400g/L
50
(NH4)2S2O3200g/L
40
CuCl2200g/L
16
化学加工
化学铣切
⑵刻蚀及其尺寸的确定 当铣削深度达到某值时
,其尺寸关系可用下式
表示:
图3 刻形尺寸关系示意图 1—工件材料 2—保护层 3—刻形样板 4—刻形刀 5—应切除的保护层 6—蚀除部分
K=2H/(W2-W1)=H/B 式中: K-腐蚀系数。腐蚀体系
的属性;
H-腐蚀深度/mm; B-侧面腐蚀宽度/mm; W1-刻型尺寸/mm W2-最终腐蚀尺寸/mm。
浸蚀
蚀刻一般流程:
蚀刻印刷电路板
保护
选择曝光
显影(第 1 次图形转移)
蚀去
去胶
蚀刻(第 2次图形转移)
11
化学加工
化学铣切
化学铣切:
是利用酸、碱、盐等溶液对金属进行化学腐蚀而 改变工件尺寸和形状的一种加工方法。
化铣应用:
该方法已广泛地应用于宇航工业和电子工业中, 化学铣切已成为制造宇宙飞船、火箭结构的大型 整体壁板和电子计算机的大规模集成电路所无法 取代的加工方法。
12
化学加工
化学铣切
化铣原理
根据金属腐蚀理论,金属与 腐蚀液体接触后。在相界面 将发生下 阳极反应:
Me= Men++ne(阳极反应)
图2 化学铣切加工原理 1-工件材料 2-化学溶液 3-化学腐蚀 部分 4-保护层 5-溶液箱 6-工 作台
13
化学加工
化学铣切
注意事项:
(1)在化学铣切加工铣削加工中的金属的溶解 作用不仅沿垂直于工件表面的深度方向进行。而 且在防护层下面的侧面也进行溶解,且呈圆弧状。 (2)由于工件表面活性不同(晶界上晶格畸变 和富集杂质、加工硬化等 ),工件与腐蚀剂接 触后, 发生选择性局部腐蚀 ,使粗糙度增加。
全板电镀(Panel plating)
表面处理-金/银/锡(surface treatment)
图像转移(Image transter)
外形轮廓加工(profiling)
图形电镀(Pattern plating)
最后品质控制(F.Q.C)
9
浸蚀
蚀刻印刷电路板
外层蚀刻的作用:
将露铜的铜面蚀刻掉,被锡覆盖的铜面被保留。
碳钢、低合金钢用 4%(体积比)硝酸 酒精腐蚀15~20s等等。
5
浸蚀
显示金相组织
化学侵蚀实际上是一个电化学反应过程。由于试样中各 相在电解溶液中具有不同的电极电位形成许多微电池。 电极电位较底的部分,就是微电池的阳极,溶解的较快。
a)
b)
图1 a)晶界处光线的散射 b)直射光反映为亮色晶粒6
浸蚀
制备塑性粉体
利用晶间腐蚀,可以结合 制备塑性合金的粉末。
7
浸蚀
蚀刻印刷电路板
电路板应用:
印刷电路板,是电子工业的重要部件之一。点击添加标题8 Nhomakorabea浸蚀
蚀刻印刷电路板
外层制作流程: 钻孔(Drilling)
线路蚀刻(Circuitry etching)
除胶渣/点孔击内添沉加铜标(题PTH)
防焊油丝印(Solder mask)
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化学加工
化学铣切
⑶腐蚀加工
把刻划好防蚀层图形的毛坯,完全浸入到有腐蚀剂的 槽中,并一直浸泡到使腐蚀掉的金属厚度达到要求为止。 腐蚀速度,腐蚀深度与腐蚀时间存在下列关系:
V=H/T 式中: V--金属的腐蚀速度(mm/min);
H--工件表面上的腐蚀深度(mm); T--腐蚀时间或浸泡时间(min)。
因此化学铣切时,控制腐蚀剂对工件表面发生均 匀腐蚀 ,才能得到满意的加工效果。
14
化学加工
化学铣切
化铣一般工艺流程:
15
化学加工
化学铣切
⑴预处理和涂覆
(一)表面预处理 把工件表面的油污、氧化膜等清除干净并在 相应的腐蚀液中进行预腐蚀。 (二) 涂防蚀层 防蚀层必须具有良好的耐酸,碱性能以及良 好的粘结力。涂后需进行空气固化或在适当 温度下固化。
第五讲 腐蚀的工业应用
报告人:XXX
学号:XXX 任课老师:XXX 教授
材料腐蚀
材料受环 腐
腐
境介质的 化学、电
蚀
腐
蚀
化学和物 破
蚀
应
理作用破 坏
用
坏的现象。
材料受环境介质
的化学、电化学
和物理作用而发
生变化的现象。
阳极溶解 利用腐蚀, 应用腐蚀, 可将腐蚀 化为有利。
2
腐蚀应用
显示金相组织
浸蚀(etching)
外层蚀刻的原理:
Cu2++4 NH3+2Cl- Cu(NH3)4Cl2 Cu (NH3)4Cl2+Cu 2 Cu(NH3)2Cl 2 Cu(NH3)2Cl+2 NH4Cl+1/2O2 Cu( NH3)4Cl2+H2O 蚀刻反应实质就是铜离子的氧化还原反应: Cu2+ +Cu 2 Cu1+
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