铝合金的腐蚀与防蚀
抑制铝合金表面腐蚀的方法

抑制铝合金表面腐蚀的方法铝合金是一种广泛应用于各种工业领域的材料,但由于其本身的化学性质,容易受到腐蚀的影响。
为了保护铝合金表面免受腐蚀的侵害,采取一系列措施是非常必要的。
本文将介绍几种常见的抑制铝合金表面腐蚀的方法。
1. 表面处理铝合金表面的处理是预防腐蚀的重要步骤。
常见的表面处理方法包括阳极氧化、电镀、喷涂等。
阳极氧化是一种通过电解氧化来增强铝合金表面耐腐蚀性的方法。
通过在铝合金表面形成一层致密的氧化膜,可以有效抑制腐蚀物质的侵蚀。
电镀和喷涂也可以在铝合金表面形成一层保护膜,起到抑制腐蚀的作用。
2. 使用防腐涂层在一些特殊环境下,如海洋环境或化工厂等,铝合金容易受到腐蚀的侵袭。
为了增强其耐腐蚀性,可以在铝合金表面涂上一层防腐涂层。
防腐涂层可以有效隔离空气、水分和化学物质对铝合金的腐蚀,延长其使用寿命。
3. 控制环境条件环境条件是导致铝合金腐蚀的重要因素之一。
在一些潮湿、高温或者含有酸性、碱性物质的环境中,铝合金容易出现腐蚀现象。
因此,在使用铝合金的过程中,应尽量控制环境条件,避免铝合金长时间暴露在恶劣的环境中。
4. 定期维护定期维护是保护铝合金表面免受腐蚀的重要措施。
定期检查铝合金表面的腐蚀情况,及时发现问题并采取相应措施是非常必要的。
定期清洁和保养铝合金表面,去除污垢和杂质,可以延长其使用寿命。
5. 使用合适的防护设备在特殊环境下使用铝合金时,可以考虑使用一些防护设备来减少腐蚀的发生。
例如,在海洋环境中使用铝合金时,可以使用防腐蚀涂层、防护罩等设备来隔离海水和空气对铝合金的侵蚀。
总结起来,抑制铝合金表面腐蚀的方法包括表面处理、使用防腐涂层、控制环境条件、定期维护和使用合适的防护设备等。
通过这些措施的综合应用,可以有效延长铝合金的使用寿命,减少腐蚀带来的损失。
在实际应用中,应根据具体情况选择合适的抑制方法,并定期检查和维护铝合金表面,以保持其良好的耐腐蚀性能。
铝合金防腐处理工艺

铝合金防腐处理工艺在现代工业和日常生活中,铝合金因其优异的性能,如轻质、高强度、良好的导电性和导热性等,被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑、电子等众多领域。
然而,铝合金在特定环境中容易受到腐蚀,这可能会影响其性能和使用寿命。
因此,铝合金的防腐处理工艺至关重要。
铝合金腐蚀的原因主要有电化学腐蚀和化学腐蚀。
电化学腐蚀通常发生在铝合金与不同金属接触或存在电解质的环境中,形成原电池导致腐蚀。
化学腐蚀则可能由于铝合金与强酸、强碱等化学物质直接反应而产生。
为了有效地防止铝合金的腐蚀,人们研发了多种防腐处理工艺,以下是一些常见的方法:阳极氧化处理这是一种广泛应用的铝合金表面处理技术。
将铝合金作为阳极置于电解质溶液中,通过电解作用在其表面形成一层氧化膜。
这层氧化膜具有较高的硬度和耐腐蚀性,可以显著提高铝合金的表面性能。
氧化膜的厚度和性能可以通过控制电解参数,如电流密度、电压、电解时间和溶液成分等来调节。
化学转化处理常见的有铬酸盐转化处理和磷酸盐转化处理。
铬酸盐转化处理能在铝合金表面形成一层致密的铬酸盐膜,具有良好的耐蚀性。
但由于铬酸盐对环境有一定的危害,其应用逐渐受到限制。
磷酸盐转化处理则相对环保,形成的磷酸盐膜可以为后续的涂装提供良好的基底,增强涂层的附着力和耐腐蚀性。
有机涂层防护通过在铝合金表面涂覆有机涂料,如油漆、树脂等,来隔绝铝合金与外界环境的接触,从而达到防腐的目的。
在涂覆前,通常需要对铝合金表面进行预处理,如除油、除锈、磷化等,以提高涂层的附着力和防护效果。
电镀和化学镀电镀是利用电解原理在铝合金表面沉积一层金属镀层,如镍、铬、锌等。
化学镀则是通过化学反应在铝合金表面沉积金属镀层。
这些镀层可以提供良好的防护性能,但工艺相对复杂,成本较高。
激光熔覆利用激光束的高能量将防腐材料熔覆在铝合金表面,形成一层致密的防腐涂层。
这种方法具有涂层与基体结合强度高、热影响区小等优点,但设备投资较大,工艺要求较高。
微弧氧化处理这是一种新兴的表面处理技术,通过在铝合金表面产生微弧放电,在原位生长出一层陶瓷质氧化膜。
飞机铝合金零件腐蚀机理与防护

据统计,铝和铝合金要占一架飞机总重量的70%,而飞机的结构件大部分是由铝合金材料构成。
铝合金构件的损伤形式有多种,如疲劳断裂、裂纹、变形、磨损等,其中腐蚀是最常见的损伤形式之一。
由于腐蚀造成的事故占飞机全部损伤事故的20%,这个问题在老龄飞机上变现的尤为突出。
由于腐蚀问题的存在,往往缩短飞机结构件的使用寿命,甚至还危及飞行安全。
如1988年Aloha航空公司的波音737飞机发生空中事故,经过事故调查后认为:由于机身增压舱纵向蒙皮搭接接头处一排铆钉孔,在服役的热带海洋环境和循环增压载荷作用下,引起了不可检测的多条腐蚀疲劳裂纹,从而引起事故。
因此,腐蚀问题不容忽视,这就需要我们在航空维修过程中加强检查与控制。
飞机结构件的腐蚀是飞机在使用环境中随着时间推移而发生的化学累积性损伤。
作为电化学反应,必须同时具备三个条件才能发生,即活性金属、腐蚀环境(介质)和导电通路。
同时,它又作为与时间有关的损伤,需要一定时间的累积才能发生,并且要求在一定的损失范围之内就进行维护和修理。
一般民航和军航的飞机维修规定:腐蚀损失深度不超过蒙皮厚度的10%。
腐蚀的种类很多,通过对飞机铝合金材料构件腐蚀情况的统计和分析得知,点蚀、剥蚀缝隙腐蚀这三类是腐蚀的主要表现形式。
其中,点蚀改变飞机结构的应力分布,引起局部应力集中,从而形成腐蚀疲劳裂纹;剥蚀和缝隙腐蚀使蒙皮、桁条等构件的厚度减薄,大大降低材料的强度,增大应力,最终导致构件裂纹,甚至断裂。
在飞机结构修理中,构件中存在应力腐蚀裂纹是一个常遇到的实际问题。
例如,1L-18飞机上翼面处的大量B94铝合金铆钉产生了应力腐蚀裂纹。
应力腐蚀裂纹通常都很小,宽度较窄,没有引起人们注意的特征,又因常被腐蚀产物覆盖,所以很难发现,有时需要采用无损探伤技术进行检查。
构件发生应力腐蚀断裂时,常常是在事先没有明显预兆的情况下突然发生,因此对飞机的飞行安全危害较大。
一般来说,腐蚀坑洞是应力腐蚀裂纹的主要萌生源。
铝合金的腐蚀与防蚀

铝合金的腐蚀与防蚀铝合金是一种由铝、铜、镁和锰等材料合成的材料,具有良好的强度、耐腐蚀性和导电性。
然而,即使经过特殊处理,铝合金仍然容易腐蚀。
腐蚀会导致材料质量降低、外观损坏和功能受损。
在本文中,我们将探讨铝合金的腐蚀原因、种类和防蚀方法。
铝合金的腐蚀原因铝合金的腐蚀原因主要与以下几个因素有关:氧化铝合金在空气中会形成氧化层。
这一层氧化物对铝合金来说不是一种保护性层,因为它不能够完全防止铝合金被腐蚀,而且它还容易被其他氧化物或者导致氧化层脱落的因素破坏。
环境气体铝合金的腐蚀还与环境污染物和气体有关,例如二氧化硫、氯、酸雨等等。
这些化学物质会对铝合金进行腐蚀,从而使其表面出现疏松层和腐蚀孔洞,这些区域会迅速扩大导电性铝合金是一种优良的导体。
这意味着铝合金可以轻易地从一个点到另一个点流动,这可以导致腐蚀。
如果电导率增加,铝合金容易被电化学腐蚀。
铝合金的腐蚀种类铝合金腐蚀可以分为以下几类:分散腐蚀分散腐蚀是由于金属表面的微小缺陷或局部组成差异而引起的腐蚀。
这种腐蚀会在材料表面出现许多环状凹陷,并快速地向材料内部发展。
分散腐蚀通常是由于环境中的强化离子所引起的。
电化学腐蚀电化学腐蚀是铝合金腐蚀种类中最常见的一种。
这种腐蚀容易发生,而且具有快速扩散的特点。
当金属表面接触到环境气体或电解液时,金属表面会生成氧化物,同时由于氧化还原反应而产生电荷。
这些电荷会导致金属表面出现腐蚀。
腐蚀疲劳腐蚀疲劳通常由于交变应力和腐蚀环境的共同作用引起。
这种腐蚀是一种缓慢的腐蚀,在表面形成疏松层。
这些疏松层如果受到应力,则很容易形成裂纹,从而导致材料的强度下降。
防蚀方法下面列出一些常见的防止铝合金腐蚀的方法:涂层保护涂层保护是最常见的防腐方法之一。
在这种方法中,我们使用一层保护性涂料来遮盖铝合金表面,减少其暴露在空气中的时间。
这样可以减少氧化和进一步腐蚀的可能性。
一些常见的涂层包括环氧树脂、聚酰亚胺、丙烯酸等。
这些涂层也可以用于保护其他金属的腐蚀。
铝合金腐烂锈蚀的原因

预防措施:优化设计和制造工艺
优化设计
通过改进结构设计,减少应力集中现象,降低裂纹和腐蚀产生的风险。例如,采用合理的截面形状、避免尖锐转 角、优化焊缝布置等。
制造工艺
改进制造工艺,提高铝合金材料的表面质量和内在质量。例如,采用先进的加工技术、减少表面划伤和污染、优 化热处理工艺等。这些措施可以提高材料的耐腐蚀性能,延长构件的使用寿命。
例如,晶粒大小、第二相粒子 的分布和形态等都会影响铝合 金的腐蚀速率和腐蚀形态。
通过优化铝合金的微观结构, 可以提高其耐腐蚀性能,延长 使用寿命。
02
外部环境因素导致铝合金 腐蚀
大气污染物作用机制
01
02
03
硫氧化物
工业排放和汽车尾气中的 硫氧化物,与水蒸气结合 形成酸性环境,加速铝合 金腐蚀。
阴极处则会发生还原反应,消耗电子。
03
腐蚀过程持续进行
随着反应的进行,阳极处的铝不断被氧化,导致铝合金逐渐腐蚀。同时
,阴极处也可能会发生析氢等副反应,进一步加速铝合金的腐蚀。
不同金属间接触产生电偶效应
铝合金与其他金属接触时形成电偶对
01
当铝合金与其他金属(如铜、钢等)接触时,由于它们之间存
在电位差,会形成一个电偶对。
的合金材料。
铝合金具有质量轻、强度高、导 电导热性好、耐腐蚀等优点。
常见的铝合金包括1系、2系、3 系、5系、6系和7系等,不同系 列的铝合金成分和性能有所不同
。
耐腐蚀性能评估标准
耐腐蚀性能是评价铝合金质量的重要 指标之一。
这些试验可以模拟铝合金在不同环境 下的腐蚀行为,从而评估其耐腐蚀性 能。
海洋环境下铝合金的腐蚀特点及防护对策

海洋环境下铝合金的腐蚀特点及防护对策【文章标题】:海洋环境下的铝合金腐蚀特点及有效防护对策一、引言在现代社会中,海洋资源的开发与利用愈发突出。
然而,海洋环境中充满了各种腐蚀威胁,其中铝合金材料的腐蚀问题备受关注。
本文将探讨海洋环境下铝合金材料的腐蚀特点,并介绍一些有效的防护对策。
二、海洋环境下铝合金腐蚀特点1. 高氯化物含量:海水中氯离子含量较高,是铝合金腐蚀的主要原因之一。
氯离子能穿透铝合金表面形成氧化膜,导致金属内部进一步腐蚀。
2. 脱氧化反应:海水中的氧气和潮湿空气中的氧气会与铝合金中的铝元素反应,形成氧化铝。
这种氧化反应会破坏铝合金表面的保护膜,导致腐蚀。
3. 制造缺陷:铝合金材料的制造过程中,可能存在气孔、夹杂物和晶界腐蚀等缺陷。
这些缺陷使得铝合金在海洋环境中更容易发生腐蚀。
三、防护对策1. 表面处理a. 氧化处理:采用阳极氧化方法能形成致密、均匀的氧化膜,提高铝合金的耐蚀性。
b. 阻挡剂涂层:涂覆一层阻挡剂,如有机涂层或脱液法,可以隔离铝合金与海水的接触,减少腐蚀。
2. 添加合金元素合金元素的添加可以改善铝合金的耐腐蚀性能。
添加少量的铜、锌或镁等元素可以形成稳定的膜层,抑制腐蚀。
3. 电化学保护a. 阴极保护:通过在铝合金表面铺设阴极保护层,通过电流消耗,保护铝合金不被腐蚀。
b. 电沉积:利用电沉积技术,在铝合金表面沉积一层防护性的金属或合金,提高其耐腐蚀性能。
4. 合理设计与使用在铝合金结构的设计与使用过程中,应注意避免导致局部腐蚀的因素,如电偶效应、接触腐蚀等。
合理的设计和使用能够减缓铝合金腐蚀的发生。
四、个人观点与理解在海洋环境中,铝合金的腐蚀问题对于海洋资源的开发和利用具有重要的影响。
通过分析铝合金腐蚀的特点和防护对策,我们可以采取科学有效的方法来延长铝合金的使用寿命,提高其腐蚀抗性。
在未来的发展中,需要进一步研究和改进铝合金的防护技术,以满足不断增长的海洋工程需求。
五、总结本文对于海洋环境下铝合金的腐蚀特点及防护对策进行了全面评估。
铝的主要腐蚀形式和腐蚀特点

铝的主要腐蚀形式和腐蚀特点铝是一种活泼金属,极容易和空气中的氧气起化应生成氧化铝。
氧化铝在铝制器皿表面结一层灰色致密的极薄的(约十万分之一厘米厚)薄膜,这层薄膜十分坚固,它能使里力的金属和外界完全隔开。
从而保护内部的铝不再受空气中氧气的侵蚀。
铝和氧化铝薄膜都能和许多酸性或碱性物质起化学反应,一旦氧化铝薄膜被碱性溶液或酸性溶液溶解掉,则内部铝就要和碱性或酸性溶液起反应而渐渐被侵蚀掉。
所以铝制器皿不能用碱性溶液或酸性溶液洗刷,也不能用铝制器皿盛放纯碱、洗衣粉或食醋等物质。
1、铝的腐蚀形式:(1)点腐蚀:点腐蚀又称为孔腐蚀,是在金属上产生针尖状、点状、孔状的一种为局部的腐蚀形态。
点腐蚀是阳极反应的一种独特形式,是一种自催化过程,即点腐蚀孔内的腐蚀过程造成的条件,如有腐蚀介质(CL-、F-等)、促进反应的物质(CU2+、ZN2+等),既促进又足以维持腐蚀的继续进行。
(2)均匀腐蚀:铝在磷酸与氢氧化钠等溶液中,其上的氧化膜溶解,发生均匀腐蚀,溶解速度也是均匀的。
溶液温度升高,溶液浓度增大,促进铝的腐蚀。
(3)缝隙腐蚀:缝隙腐蚀是一种局部腐蚀。
金属部件在电解溶液中,由于金属与金属或金属与非金属之间形成缝隙,其宽度足以使介质浸入而又使介质处于一种停滞状态,使得缝隙内部腐蚀加剧的现象称为缝隙腐蚀。
缝隙腐蚀特别容易发生在机械组件接合的地方,例如金属垫圈或是铆接处和铝门窗与灰浆填隙处。
它是属于一种电池效应,但是缝隙一般需在特定程度大小的范围内才会发生,例如:有足够的宽度可使溶液进入,足够窄得使溶液可以停滞等,所以在应用或工程上必须要小心,避免发生足以产生缝隙腐蚀的环境。
缝隙腐蚀的机构很类似穿孔腐蚀的情况,首先是均匀腐蚀,然后因氧浓淡电池会引起阳极反应(缺氧区)和阴极反应(富氧区),由于间隙内氧无法补充,因此阳极反应会继续在同一个位置进行,因此产生严重的腐蚀结果。
(4)晶间腐蚀:是在金属界处发生局部腐蚀的现象。
就电化学的观点来看,由于材料的晶粒为阴极,而晶界一般为阳极,因此在均匀腐蚀的情况下,晶界处的腐蚀性仍稍大于晶粒处,如果在特殊情况下,材料的晶界抗蚀元素又相对减少,晶间腐蚀的现象就会发生。
铝合金碱蚀现象

铝合金碱蚀现象
铝合金碱蚀现象是指在碱性环境中,铝合金表面发生的腐蚀现象。
碱蚀主要发生在铝合金的表面氧化层上,导致铝合金表面变得粗糙,失去光泽,并可能形成孔洞。
碱蚀主要由于以下原因引起:
1. 碱性介质中可溶性有机物或乳化剂的存在,这些物质可以刺激铝合金的表面产生腐蚀现象。
2. 粗糙的铝合金表面更容易被碱性物质侵蚀,从而加速了碱蚀现象的发生。
3. 更高的温度和湿度条件也会促进碱蚀的发生。
铝合金碱蚀对材料的性能和外观造成不利影响。
为了防止铝合金碱蚀的发生,可以采取以下措施:
1. 选择高抗蚀性的铝合金材料。
2. 在铝合金表面形成抗蚀的保护层,如涂层或阳极氧化层。
3. 在使用碱性介质时,避免使用含有有机物或乳化剂的碱性溶液。
4. 控制温度和湿度,避免过高的环境条件。
总之,铝合金碱蚀是一种在碱性环境中发生的腐蚀现象,对铝合金的性能和外观造成不良影响。
采取适当的防护措施可以减少碱蚀的发生。
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-0.81 -0.80
Ni
-0.07
Cr
-0.49~ +0.018
*在(53g/l 的 NaCl+3g/l 的 H2O2)水溶液(25℃)中测定(0.1N 甘汞.标度) ①Alclad——纯铝包皮超硬铝板 ②根据淬火速度的不同而变化
从表 2 可知,铝合金对其它金属(除镁和锌外)而言,在电化学方面属于贱金属(易氧化金 属),所以铝在使用中与贵金属铜,铁等重金属相接触时,会产生异种金属的接触腐蚀。因 此,铝合金不要在酸、碱液体中使用,还必须注意不要与异种金属材料相接触。
在铝和铝合金中,以纯铝的耐蚀性为最好。其中降低耐蚀性的铁和铜等不纯物质越少 越好。
铝制品广泛应用于烹饪器具,当这些器具接触调料时,其腐蚀性与碳钢相比较,如图 2、3 所示。
由图 2 和图 3 可知,铝比碳钢的耐蚀性大 10 倍。
图 3 各种调味品液体对铝的腐蚀速度 (A1050、室温、24h 浸渍试验)
如果铝及其合金与异种金属材料长久接触,往往会产生接触腐蚀。 1)与异种金属材料长久接触会产生电蚀(电池作用腐蚀)。 2)与非金属材料接触会产生接触腐蚀(间隙腐蚀)。 一般金属材料及其合金单独在电解溶液中都能保持各自的电极电位,但是与高电位的 银(-0.08V)、铜(-0.20V)、铁(-0.58V)相比,低电位的铝(-0.85V)、锌(-1.00V)、镁(-1.73V) 若与高电位金属材料以电接合方式置于电解溶液中,则会产生电蚀,这是因为贱金属(易氧 化金属)成为阳极而放出离子,所以有腐蚀电流流过(图 7)
1.均匀腐蚀 铝及铝合金表面受到均匀侵蚀时,称之为均匀腐蚀。这时有两种情况,一种是只有表 面的氧化膜被侵蚀,另一种是进一步侵蚀到铝合金的基体上。后者是根据特定溶液及其浓 度、温度的不同而改变其表面受侵蚀的程度。 氧化膜的固有颜色是银白色,一般在被腐蚀后,颜色有所改变。这是根据铝合金的种 类和氧化的程度而定,有的变为闪光色、白色、褐色,还有的变为灰色。如浸渍在强酸(盐 酸)或强碱(氢氧化钠)中,则表面上自然形成的氧化膜被溶解掉了,与基体金属急剧地起化 学反应,一边产生氢气,一边侵蚀下去。在这种场合下,溶液的浓度、pH 值、温度、接触 时间等作为反应因素,影响很大。 2.黑色腐蚀 铝发生黑色变化的原因,除了有氢氧化钠及铝酸钠的生成变色理论和铁、硅、铜、钛 的影响理论外,还有很多的研究报告。但是铝和防蚀铝(Alumite)的加工制品,其黑色变化 却有这样的定论,即认为其主要原因是在水中或溶液中析出的各种金属离子附着在露出的 铝表面上以及由于铝合金中异种金属元素的露出,使外露铝表面的反射率大为降低所造成。 铝的纯度越低,溶解的金属离子量和露出表面的异种金属量就越多。由于水和溶解在 水中的氧共存离子等的作用,在水中析出金属的一部分变为氧化物、氢氧化物、盐类等, 助长了铝的黑色变化。当接近于纯水的饮用水被煮沸时,铝罐内会形成一层厚的坚固的一 水铝软石保护膜和存在坚固的阳极氧化膜,这时铝就不变黑。 综上所述,可以推定变黑的原因是: (1)由于析出的细微状态的异种金属元素附着在铝表面上以及铝本身的外露降低了铝 表面的反射率。 (2)附着在铝表面上的析出金属元素和露出的金属元素变化为有色的氧化物、氢氧化 物。 3.局部腐蚀 在铝制产品上容易看得见的腐蚀是孔蚀,它是以局部分散的形式出现的。关于孔蚀的 结构还不十分清楚,现说明如下。 铝及铝合金在润湿环境中,表面氧化保护膜的缺陷部分(孔)吸附着 Cl 离子,局部地把 氧化保护膜溶化掉,并在铝的基体上形成细微的小孔。例如在食品的铝制容器中,溶液中
符号的含义
F
原制造状态(不经任何热处理)
O
退火
H
加工硬化
H1
只经过加工硬化
H2
加工硬化后经过适当的软化处理
H3
加工硬化后经过稳定性处理
T
用热处理方法达到 F、O、H 以外的稳定质量
T1
高温加工冷却后自然时效
T2
高温加工冷却后进行冷加工,再自然时效
T3
固溶热处理后进行冷加工,再自然时效
T4
固溶热处理后再自然时效
图 2 各种调味品液体对碳钢的腐蚀速度 (室温、24h 浸渍试验)
表 2 各种金属和展伸用铝合金的自然电极电位
金属及铝合金
自然电
自然电
极电位* 金属及铝合金 极电位*
Mg Zn 7072,Alclad 3003,Alclad 6061,Alclad 7075
-1.73 -1.10 -0.96
2014-T6
图 7 在电蚀情况下铝合金受侵蚀的状况
铝与铜和铁相接触时,有上述危险。但是在接触金属的电极表面会形成绝缘性或半导 体的保护膜和其它化合物后,就会阻止腐蚀电流的流动,从而防止侵蚀(极化反应)的现象 发生。铝及铝合金与奥氏体不锈钢(SUS304)相接触时,铝就难以被侵蚀,所以,当与异种 金属材料相接合时,必须充分考虑防止侵蚀的对策。
铝在室温的大气环境中,在 pH 值=4~8.5 的水溶液中,由于能形成稳定的自然氧化保 护膜,所以具有耐腐蚀性。
但是,即使在这个范围内,在含有 Cl-1 的水中,钝化保护膜会产生缺陷,发生孔蚀。 尤其是在 Cu2+和 Fe3+共存时更加有害,即使是含量很少,也会促使其产生孔蚀和裂隙腐蚀。 所以不能在含有微量重金属离子的上水和工业用水等配管中使用。如果是水则没有问题。 因而,在海水中使用受到很大的限制。此外,也要注意由于电防腐蚀而生成碱。
各种异种元素如食盐等,开始时多吸附在铝的表面上,在这个小孔里面,铝被溶解下来, 与所产生的铝离子相平衡的 Cl 离子等从表面上浸入、扩散、并且提高了小孔中的酸度,促 进铝的溶解。小孔的断面形成像箭囊那样的口小体大的形状,如图 6 所示。
图 6 自然腐蚀孔(孔蚀)
另外,扩散在小孔外面的铝离子成为氢氧化铝〔Al(OH)3〕,沉积在小孔的出口处,形 成凝胶体,呈瓶盖形状,ห้องสมุดไป่ตู้住了小孔的入口处,以致小孔内外的液体不能流动,因此,小 孔中带阳极部分的液体也不能充分流动,小孔中带阳极部分的氯化物溶液不能保持酸性, 而逐渐变成中性,停止了铝的溶解,腐蚀过程也就停止下来。 4.接触腐蚀
T5
高温加工冷却后人工时效硬化处理
T6
固溶热处理后人工时效处理
T7
固溶热处理后进行稳定性处理
T8
固溶热处理后进行冷加工,再人工时效硬化处理
T9
固溶热处理后进行人工时效处理,再冷加工
T10
高温加工冷却后进行冷加工,再人工时效硬化处理
接合性:铝可以利用焊接、钎焊、铆接、粘接等方法连接起来,广泛应用于各产业界。 磁性:铝是非磁性材料,在磁场中不受影响,可用于与超导相关的机械、半导体基板 等方面。 反射性:铝对光、热、电波都有良好的反射性,可用作照明器材、取暖设备的反射板 等。 抗低温性能:铝在液态氮(-196℃)、液态氧(-183℃)、液化天然气(-162℃)低温状态下, 也不会发生脆性变化,仍有韧性,所以可用于低温设备,液化天然气气罐,超导相关的机 械。 毒性:铝与重金属不同,无毒性,所以广泛用于食品包装、餐具、饮料罐等。 美观性:铝本身具有银光色泽,是一种美观的金属,尤其是经过阳极化处理,可获得 比自然色泽、电解成色更美观的多彩表面,可用作装饰品、建筑物内外装饰材料和包装材 料等。 再利用性:铝制品(以饮料罐为代表)使用后再熔化制造成铝制品。再生铝所需能源仅 为铝矾土炼制铝块所需能源的 3%,是容易实现再生利用的一种金属。 2.铝的化学特性和耐腐蚀性 铝在氧化性酸液中能生成钝态保护膜,不易腐蚀,但是在非氧化性酸(如盐酸)液中, 在 pH 值<3.5 的酸性溶液中腐蚀得很快。
为了改进铝的机械性质而加入 Cu、Mg、Zn、Si 等元素的高强度铝合金。这些添加元 素除了降低耐腐蚀性外,由于热处理还容易引起晶间腐蚀和应力腐蚀裂纹。
3.表面处理特性 如前所述,铝具有自然生成保护膜的性质,所以在室内使用的器具,只经过成形抛光 加工,不作特别表面处理,但是,要想人工形成较坚固的表面保护膜,一般要进行阳极氧 化处理。 铝的阳极氧化保护膜是对其多孔质的结构进行封孔处理,提高其耐蚀性。然而,利用 这种多孔质结构进行染色处理,可使其表面获得美观多采的铝制品。 同时,采用阳极氧化和电泳喷漆处理所形成的复合保护膜,更加改善了铝制品的耐候 性。 图 4 表示阳极氧化保护膜暴露 10 年的耐候性,图中纵坐标的额定数 10 是无缺陷时的 数值,此数值下降表示劣化。由图可知保护膜厚度>14μm 的铝制品,暴露 10 年后几乎没 有劣化现象。 二、铝的腐蚀特性及防蚀 在大气中铝表面有一层自然生成的极薄而透明的氧化保护膜。该膜是由三层结构组成 的。最外层是含有水分的多孔质疏松层,是硬质结晶的—水软铝石(Al2O3H2O),所以有细 微的裂隙;中间层是致密的活性阻挡层〔不定形的氧化铝(Al2O3)〕;最内层是基体金属铝(图 5)。
图 4 阳极氧化保护膜和阳极氧化复合保护膜的耐候性(暴露 10 年)
图 5 铝表面氧化膜的结构模型
通常,这层氧化膜能防止铝在大气中受到侵蚀,但是万一受到损伤,表面疏松层遭到 破坏,则下面阻挡层的外表面会形成新的疏松层,阻挡层下面是铝的基体,会再产生新的 阻挡层,恢复损伤前的三层结构状态。阻挡层的厚度在大气中大致上是一定的,能够保持 防蚀效果。这个反应是在自然环境中短时间内进行。由于铝是活泼金属,与大气中的氧起 反应形成的氧化保护膜是作为阻挡层而显示出其防蚀效果。但是把这层氧化保护膜浸在强 酸,强碱中,会发生均匀腐蚀、局部腐蚀(孔蚀)。此外,还有接触腐蚀(电蚀、裂隙腐蚀) 以及由于材料的原因而产生剥离腐蚀、应力腐蚀。
铝合金经淬火和其它热处理可以获得各种各样的性质。这些热加工均附加了热处理符 号。表 1 表示出日本工业标准的附加符号及其含义。
导电性:铝有较高的导电性,仅次于铜,约为铜的 64%。铝的密度只有铜的 1/3,但 是,当铝、铜的长度和重量相等时,铝的截面积却比铜大,通过的电流量可达铜的两倍。
利用这个优点,铝可用于高压输电线。 导热性:铝的导热率为 0.53①,约为铜的 2/3,铁的 3 倍,容易导热,因此铝广泛用于