Electrochemical corrosion of copper-tin-nickel-phosphorus fillers for joining application: a case study on corrosion behavior of porous copper foam brazing using copper-tin-nickel-phosphorus fillers
Elektrochemische Korrosion von Kupfer-Zinn-Nickel-Phosphor Füllstoffen für Verbindungsanwendungen: Eine Fallstudie zum Korrosionsverhalten von porösem Kupferschaumlöten unter Verwendung von Kupfer-Zinn-Nickel-Phosphor Füllstoffen
IF 1.1 4区 材料科学Q4 MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY
N. A. Mohd Zahri, F. Yusof, T. Ariga, A. S. M. A. Haseeb, N. L. Sukiman
{"title":"Electrochemical corrosion of copper-tin-nickel-phosphorus fillers for joining application: a case study on corrosion behavior of porous copper foam brazing using copper-tin-nickel-phosphorus fillers\n Elektrochemische Korrosion von Kupfer-Zinn-Nickel-Phosphor Füllstoffen für Verbindungsanwendungen: Eine Fallstudie zum Korrosionsverhalten von porösem Kupferschaumlöten unter Verwendung von Kupfer-Zinn-Nickel-Phosphor Füllstoffen","authors":"N. A. Mohd Zahri, F. Yusof, T. Ariga, A. S. M. A. Haseeb, N. L. Sukiman","doi":"10.1002/mawe.1746","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"<p>The brazing of porous copper foam (PCF) heat exchanger using copper-based filler of copper-tin-nickel-phosphorus (Cu-Sn-Ni-P) could lead to a corrosion when exposed to an aggressive environment. The research on corrosion of copper-based fillers and brazed joint interface between substrate and foam were carried out. The cyclic polarization of 10Sn6Ni7P, 9Sn7Ni6P and 4Sn10Ni8P fillers reveal that the corrosion potential (<i>E</i><sub><i>corr</i></sub>) was shifted from less noble to more noble potentials. While corrosion density (<i>I</i><sub><i>corr</i></sub>) shows 10Sn6Ni7P, 9Sn7Ni6P and 4Sn10Ni8P fillers shifted from more negative to more positive potentials. On the other hand, porous copper foam was brazed with copper using copper-based filler and immersed in 3.5 % sodium chloride (NaCl) for 7 days. Optical microscope (OM) shows a thicker patina layer formation on joining interface of copper/porous copper foam (Cu/PCF) using 10Sn6Ni7P filler after the immersion test. Scanning electron microscope (SEM) and energy-dispersive x-ray spectroscopy (EDX) discover a formation of copper chloride (CuCl) on the unclean immersed specimens and a copper (II) oxide (Cu<sub>2</sub>O) compound on the clean immersed specimens. The chloride was found to selectively attack on the copper along the filler's area due to a more noble of copper phosphide (Cu<sub>3</sub>P) compared to copper.</p><p>Das Löten von Wärmetauschern aus porösem Kupferschaum (PCF) mit einem kupferbasierten Füllstoff aus Kupfer-Zinn-Nickel-Phosphor (Cu-Sn-Ni-P) könnte zu Korrosion führen, wenn er einer aggressiven Umgebung ausgesetzt wird. Es wurden Untersuchungen zur Korrosion von Cu-basierten Füllstoffen und der Lötverbindungsschnittstelle zwischen Substrat und Schaum durchgeführt. Die zyklische Polarisation der Füllstoffe 10Sn6Ni7P, 9Sn7Ni6P und 4Sn10Ni8P zeigt, dass das Korrosionspotenzial (<i>E</i><sub><i>corr</i></sub>) von weniger edlen zu edleren Potenzialen verschoben wurde. Während die Korrosionsdichte (<i>I</i><sub><i>corr</i></sub>) bei den Füllstoffen 10Sn6Ni7P, 9Sn7Ni6P und 4Sn10Ni8P eine Verschiebung von negativeren zu positiveren Potenzialen zeigt. Andererseits wurde poröser Kupferschaum mit Kupfer unter Verwendung eines kupferbasierten Füllstoffs verlötet und 7 Tage lang in 3.5 % Natriumchlorid (NaCl) eingetaucht. Das optische Mikroskop (OM) zeigt nach dem Eintauchtest eine dickere Patinaschichtbildung an der Verbindungsschnittstelle von Cu/PCF unter Verwendung des Füllstoffs 10Sn6Ni7P. Durch Rasterelektronenmikroskopie (REM) und energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) wird eine Bildung von Kupferchlorid (CuCl) auf den ungereinigten eingetauchten Proben und einer Kupfer(II)-oxid (Cu<sub>2</sub>O)-Verbindung auf den gereinigten eingetauchten Proben dokumentiert. Es wurde festgestellt, dass das Chlorid das Kupfer im Bereich des Füllstoffs selektiv angreift, da Kupfer(I)-Phosphid (Cu<sub>3</sub>P) im Vergleich zu Kupfer edler ist.</p>","PeriodicalId":18366,"journal":{"name":"Materialwissenschaft und Werkstofftechnik","volume":"56 6","pages":"779-789"},"PeriodicalIF":1.1000,"publicationDate":"2025-07-31","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Materialwissenschaft und Werkstofftechnik","FirstCategoryId":"88","ListUrlMain":"https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mawe.1746","RegionNum":4,"RegionCategory":"材料科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q4","JCRName":"MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY","Score":null,"Total":0}
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Abstract
The brazing of porous copper foam (PCF) heat exchanger using copper-based filler of copper-tin-nickel-phosphorus (Cu-Sn-Ni-P) could lead to a corrosion when exposed to an aggressive environment. The research on corrosion of copper-based fillers and brazed joint interface between substrate and foam were carried out. The cyclic polarization of 10Sn6Ni7P, 9Sn7Ni6P and 4Sn10Ni8P fillers reveal that the corrosion potential (Ecorr) was shifted from less noble to more noble potentials. While corrosion density (Icorr) shows 10Sn6Ni7P, 9Sn7Ni6P and 4Sn10Ni8P fillers shifted from more negative to more positive potentials. On the other hand, porous copper foam was brazed with copper using copper-based filler and immersed in 3.5 % sodium chloride (NaCl) for 7 days. Optical microscope (OM) shows a thicker patina layer formation on joining interface of copper/porous copper foam (Cu/PCF) using 10Sn6Ni7P filler after the immersion test. Scanning electron microscope (SEM) and energy-dispersive x-ray spectroscopy (EDX) discover a formation of copper chloride (CuCl) on the unclean immersed specimens and a copper (II) oxide (Cu2O) compound on the clean immersed specimens. The chloride was found to selectively attack on the copper along the filler's area due to a more noble of copper phosphide (Cu3P) compared to copper.
Das Löten von Wärmetauschern aus porösem Kupferschaum (PCF) mit einem kupferbasierten Füllstoff aus Kupfer-Zinn-Nickel-Phosphor (Cu-Sn-Ni-P) könnte zu Korrosion führen, wenn er einer aggressiven Umgebung ausgesetzt wird. Es wurden Untersuchungen zur Korrosion von Cu-basierten Füllstoffen und der Lötverbindungsschnittstelle zwischen Substrat und Schaum durchgeführt. Die zyklische Polarisation der Füllstoffe 10Sn6Ni7P, 9Sn7Ni6P und 4Sn10Ni8P zeigt, dass das Korrosionspotenzial (Ecorr) von weniger edlen zu edleren Potenzialen verschoben wurde. Während die Korrosionsdichte (Icorr) bei den Füllstoffen 10Sn6Ni7P, 9Sn7Ni6P und 4Sn10Ni8P eine Verschiebung von negativeren zu positiveren Potenzialen zeigt. Andererseits wurde poröser Kupferschaum mit Kupfer unter Verwendung eines kupferbasierten Füllstoffs verlötet und 7 Tage lang in 3.5 % Natriumchlorid (NaCl) eingetaucht. Das optische Mikroskop (OM) zeigt nach dem Eintauchtest eine dickere Patinaschichtbildung an der Verbindungsschnittstelle von Cu/PCF unter Verwendung des Füllstoffs 10Sn6Ni7P. Durch Rasterelektronenmikroskopie (REM) und energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) wird eine Bildung von Kupferchlorid (CuCl) auf den ungereinigten eingetauchten Proben und einer Kupfer(II)-oxid (Cu2O)-Verbindung auf den gereinigten eingetauchten Proben dokumentiert. Es wurde festgestellt, dass das Chlorid das Kupfer im Bereich des Füllstoffs selektiv angreift, da Kupfer(I)-Phosphid (Cu3P) im Vergleich zu Kupfer edler ist.
Electrochemical corrosion of copper-tin-nickel-phosphorus fillers for joining application: a case,犹如on corrosion实验系列of porous铜矿foam brazing教科书copper-tin-nickel-phosphorus fillers电子化学腐蚀的Kupfer-Zinn-Nickel-Phosphor Verbindungsanwendungen Füllstoffen象征:案例研究为多孔Korrosionsverhalten Kupferschaumlöten使用Kupfer-Zinn-Nickel-Phosphor Füllstoffen
使用铜锡镍磷（Cu-Sn-Ni-P）铜基填料钎焊多孔泡沫铜（PCF）热交换器时，暴露在腐蚀性环境中可能会导致腐蚀。对铜基填料及基体与泡沫之间的钎焊界面的腐蚀进行了研究。10Sn6Ni7P、9Sn7Ni6P和4Sn10Ni8P填料的循环极化表明，腐蚀电位（Ecorr）由低电位向高电位转变。而腐蚀密度（Icorr）显示，10Sn6Ni7P、9Sn7Ni6P和4Sn10Ni8P填料电位由负向正转变。另一方面，用铜基填料钎焊多孔泡沫铜，并在3.5%氯化钠（NaCl）中浸泡7天。光学显微镜（OM）观察发现，10Sn6Ni7P填料在铜/多孔泡沫铜（Cu/PCF）的连接界面形成了较厚的铜绿层。扫描电子显微镜（SEM）和能量色散x射线能谱分析（EDX）发现，在不清洁的浸渍试样上形成氯化铜（CuCl），在清洁的浸渍试样上形成氧化铜（Cu2O）化合物。由于磷化铜（Cu3P）比铜更贵重，氯离子可以选择性地沿填充物区域攻击铜。Das Löten von Wärmetauschern aus porösem Kupferschaum (PCF) mit einem kupferbasierten f llstoff aus kupfer - zn - nickel - phosphor (Cu-Sn-Ni-P) könnte zu Korrosion f （hren, wenn - er，侵略性的Umgebung ausgesetzt）。[2] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1]2 . Die zyklische polarization der fllstoffe 10Sn6Ni7P, 9Sn7Ni6P and 4Sn10Ni8P zeigt, dass das Korrosionspotenzial (Ecorr) von weniger edlen zuedleen Potenzialen verschoben wurde。Während die Korrosionsdichte (Icorr) bei den fellstoffen 10Sn6Ni7P， 9Sn7Ni6P和4Sn10Ni8P eine Verschiebung von negative - veren zu posiveren Potenzialen zeigent。Andererseits wurde poröser Kupferschaum mit kupferunter Verwendung eines kupferbasierten fllstoffs verlötet and 7在3.5%氯化钠（NaCl）中发酵。Das optische Mikroskop (OM) zeigt新一轮Eintauchtest一张dickere Patinaschichtbildung der Verbindungsschnittstelle冯铜/ PCF unt Verwendung des Fullstoffs 10 sn6ni7p。荷兰rasterelekronenmicroskie （REM）和能量色散Röntgenspektroskopie （EDX）与Kupfer - chlorid （CuCl）和Kupfer(II)- oxide (Cu2O)-Verbindung - auf - gerinigten eingetauchten Proben dokumentient。Es wurde festgestellt, das Kupfer(I)-Phosphid (Cu3P) in Vergleich zu Kupfer edler list, da Kupfer(I)-Phosphid (Cu3P) in Vergleich zu Kupfer edler list。
期刊介绍：
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Both technical and economic aspects are taken into consideration in order to facilitate choice of the material that best suits the purpose at hand. Review articles summarize new developments and offer fresh insight into the various aspects of the discipline.
Recent results regarding material selection, use and testing are described in original articles, which also deal with failure treatment and investigation. Abstracts of new publications from other journals as well as lectures presented at meetings and reports about forthcoming events round off the journal.
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