铝合金在模拟SO-sub-2-sub-污染大气环境中的腐蚀行为
2024铝合金在模拟大气环境下的腐蚀性分析
2024铝合金在模拟大气环境下的腐蚀性分析作者：明星来源：《中国科技纵横》2018年第03期摘要：本次研究的主要目的就是尝试建立模拟大气环境，分析导致2024铝合金存在腐蚀性的因素，进而提出科学应对策略，降低腐蚀问题发生几率，为未来工业生产奠定良好的技术指导基础，满足实际的生产工作需求。
本次研究也充分表明腐蚀后的物质可以阻止之后的腐蚀问题，有助于样本物质后续的保存需求。
在腐蚀氛围当中，降低阻碍物质标准，就可能造成腐蚀的效率，提升阻碍的作用效果，就能够降低腐蚀的效率。
关键词：2024铝合金；模拟；大气环境；腐蚀性中图分类号：TG172.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）03-0071-02从建筑业、交通业和航空航天业的发展角度进行分析和观察能够发现，生产应用的2024铝合金存在腐蚀情况，可能降低使用寿命，本次研究就针对这一情况进行分析，希望能够科学应对腐蚀问题。
1 实验研究1.1 实验材料根据本次研究需求进行科学的研究流程设计，在设计的过程当中需要选择符合实验需求的材料。
本次研究选择热轧模式下的2024铝合金，并且铝合金不存在包铝层。
开展实验之前要执行到腐蚀之前实验样本的固溶处理，并且需要关注到实验样本处理应用的时效性。
实施固溶的温度为495℃，实际的处理时间为96小时，处理的强度在460到490MPa范畴当中。
实验当中应用的材料具有化学成分，其质量分数分别为1.65Mg，0.21Sl，0.06Tl，0.16Zn，4.62Cu，0.8Mn，0.26Fe，0.06Nl[1]。
采取热处理的干预方式能够得到晶粒组织，研究获得试验的腐蚀样品，其常规规格为50×25×6毫米，样品外表呈现出设备加工的情况，光洁程度显示为3.2。
1.2 试验方法将2024铝合金50块进行分组，试验样品分组进行清洗，并采取烘干的方式整理试验样品。
将以上收集到的试验样品放置在不同的氛围环境当中，观察影响样本出现腐蚀情况的影响因素，研究可应用盐雾湿热设备执行腐蚀试验操作。
7B04铝合金在NaCl沉积与SO2环境下的大气腐蚀行为
环境试验nvironmental TestingEAbstract：The effect of NaCl and SO 2 on the atmospheric corrosion of 7B04 Aluminum Alloy is investigated by scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS), X-ray diffraction (XRD) and weight gain method. The results show that the corrosion rate increased with exposure time and slowed down in the later period, weight gain of corrosion products are according with exponential attenuation rule as △m/A = B + Dexp( -t/k). NaCl accelerates the initial corrosion of 7B04, but the effect of Cl - is weakened while that of SO 2 is enhanced with exposure time. The combined effect of NaCl and SO 2 on the atmospheric corrosion is greater than that caused by each single component. Key words：atmospheric corrosion; NaCl deposition; SO 2 pollution; combined effect摘要：采用增重法、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）和X 射线衍射仪（XRD）研究NaCl 沉积对7B04铝合金大气腐蚀行为的影响，并对SO 2和NaCl 协同作用进行了探讨。
铝合金在海洋大气环境中腐蚀规律分析研究
铝合金在海洋大气环境中腐蚀规律分析研究作者：邢士波来源：《科学家》2016年第06期摘要”铝合金材料除了密度小、力学性能好、导电导热能力较强外，还具有优良的物理化学性能使得其具有较好的加工性能，目前已成为第二大金属材料，在化学工业中的产量仅次于钢铁。
铝合金材料在自然界中的腐蚀问题已成为一项重要的研究课题。
本文对铝合金在海洋大气环境中腐蚀规律进行了初步的探讨与分析。
关键词：铝合金；海洋；大气腐蚀中图分类号TG172 文献标识码A 文章编号2095-6363（2016）06-0032-021.海洋大气的腐蚀特点材料或零件在大气环境下发生的腐蚀损坏叫大气腐蚀。
统计表明约有80%的金属构件是裸露在大气环境中的，金属的腐蚀同腐蚀环境密切相关，不同的环境直接决定了其腐蚀的状态，腐蚀环境有城市大气环境，也有工业大气环境，还有氯离子含量较高的海洋大气环境，此种大气中盐含量较高，对金属有很强的腐蚀作用。
一般认为，距离海岸线200m以内的区域可称为是海洋大气的腐蚀环境。
在海洋性气候条件下，气温的年、日变化都比较和缓，年较差和日较差都比大陆性气候小。
海洋大气中含有吸湿性较强的离子，如CaCl2和MgCl2等，使得海洋大气的湿度和盐离子含量较高，极易在金属表面形成薄薄的液膜。
一般离海岸越近，大气中含盐量越高，再加上海洋大气中所含水分、氧气联合作用会进一步引起包括铝合金在内的金属材料的电化学腐蚀，这种金属的电化学腐蚀机理如下：2.铝合金腐蚀分析2.1铝合金腐蚀特点分析铝合金的表面氧化膜是铝合金具有耐大气腐蚀性的主要原因，但是在海洋大气环境下，较高浓度的盐分对氧化膜有较大的破坏作用，同时由于铝存在加工和晶界及沉淀相等缺陷，活性物质会在铝合金表面活性位吸附，造成铝合金点腐蚀发生。
一旦铝合金材料受到腐蚀，腐蚀表面一般都包括底层的氧化膜、氧化膜上的腐蚀产物层和薄液膜，和其他环境下的腐蚀特征一样，铝合金的腐蚀速率随着时间的延长而减小，最终趋于一个稳定值。
纯铝及铝合金在典型大气环境中的腐蚀行为与机理研究
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铝和铝合金的大气腐蚀机理
1铝和铝合金的大气腐化机理铝和铝合金的概况氧化膜是铝合金具有耐大气腐化性的重要原因.铝的氧化膜(γ-Al 2O 3)在室温的大气中就可以生成,并且异常敏捷和致密,厚度为25~30Å.也就是说,氧化膜在大气情形中具有自修复功效.如有水消失或者吐露在大气中几个月今后,最初形成的γ-Al 2O 3的外层改变成一薄层γ-AlOOH.然后,在γ-AlOOH 上又会笼罩上一层Al(OH)3(也可写成Al 2O 3·3H 2O).从铝-水系统的电位-pH 图可知,Al(OH)3在较大的pH 规模内都邑保持稳固.Al(OH)3从pH=4开端消融;当pH=2.4时,以为Al(OH)3会完全消融(事实上,即使pH=2.0时,铝概况的腐化类型仍然是孔蚀.).大部分的降雨.差不久不多所有的雾.概况蒸发浓缩的液层和铝概况小孔内的电解质都邑使铝处于腐化状况.情形身分对铝的大气腐化的影响和其它金属类似,与情形大气的相对湿度.温度.大气中SO 2的浓度.Cl -的含量以及降水的数目.酸度相干性较大,同时也受到O 3,NO x 及CO 2等污染组分的稍微影响.大气污染物经由过程干湿沉降,使得金属概况消失着和大气中同样丰硕的化学组分.吐露在大气中的铝合金概况可分为三层:铝合金及其氧化膜.腐化产品层和大气污染物形成的污染层或薄液膜.依据大气化学组分对铝和铝合金化学.电化学反响的不合及形成的腐化产品的性质不合,消失着不合的腐化机制. -经由过程竟争吸附,逐渐代替Al(OH)3概况上的OH -生成AlCl 3,如方程式(1)~(3)所示:Al(OH)3+Cl -→Al(OH)2Cl+OH - (1)Al(OH)2Cl+Cl-→Al(OH)Cl2+OH- (2)Al(OH)Cl2+Cl-→AlCl3+OH- (3)22潮湿空气中的腐化速度,和在正常CO2程度的空气中的腐化速度比拟,约是后者的20倍.有人以为,CO2中和了在铝概况阴极区氧还原产生的氢氧根离子,降低了液层pH值,从而使得铝的消融速度降低.３.一般以为:O3是潜在的加快剂,经由过程氧化H2S.SO2和NO x3还可以或许经由过程自身的去极化反响,引起铝腐化.实验标明,铝吐露在不合大气污染物(10ppm的SO2,NO x,O3,取样大气)的气体(25e 和98%相对湿度)四个礼拜今后,O3引起的腐化掉重最大,其次是SO2,NO2,取样大气,NO.氧化膜的完全性及成分还受到铝合金的化学组分和微不雅构造的影响.为了进步铝合金的力学机能,往往要参加一些合金元素,并进行必定的热处理(固溶.淬火.时效等).一些杂质元素如Fe.Mn.Si也常以FeAl3.AAlMnSi.SiO2等情势出如今铝合金当中.这些合金元素对铝合金微不雅构造的影响是不合的,要依据它们是消失于固溶体中,照样作为第二相疏散在铝基体或者偏聚在晶界上.当合金元素形成的化合物颗粒消失于金属概况时,它们概况的氧化膜往往很薄,甚至不消失.传统的铝和铝合金大气腐化实验传统的大气腐化一般经由过程大气吐露实验.室内模仿加快实验进行研讨.大气吐露实验可以或许反响材料在天然情形中的现实腐化情形,所得数据直不雅.靠得住,固然实验周期长.速度慢.费用高,但它是铝和铝合金大气腐化研讨的重要办法.室内模仿加快实验可以明显削减实验时光,快速地对材料的大气腐化行动进行评价和猜测,不克不及完全地代替大气吐露实验.铝合金的腐化速度表征既采取广泛应用的年掉重量若干,也应用孔蚀坑的深度及数目散布和力学机能(抗拉强度.屈从强度)损掉量.不雅察腐化描写和剖析腐化产品时,应用一些物理化学剖析手腕,如光学微镜.扫描电镜.X射线衍射剖析.X射线光电子能谱等.室内模仿加快实验罕有的大气腐化的室内加快实验有湿热实验.盐雾实验.干湿周浸轮回实验以及多因子复合实验,一般以为干湿瓜代的周浸轮回实验比较可以或许反应大气腐化的特色.干湿瓜代的周浸轮回实验的最初提出是为了评价耐候钢的机能,实用于有钝化膜的金属及合金.这种研讨办法从电化学的角度来说,也是合理的.对于铝合金,可以采取此办法进行大气腐化实验,评价铝合金的耐蚀性.采取pH=3.0的5%NaCl+015%(NH4)2SO4 cher经由过程掌握空气中CO2的浓度,研讨了CO2阻碍NaCl激发铝的大气腐化机制.综上所述,传统的大气腐化实验得到的数据是一段时光内金属的宏不雅的.统计的腐化行动和纪律,对大气腐化进程中的症结反响和中央进程缺少清晰的描写.跟着仪器制作技巧的进步,人们越来越趋势于对金属的大气腐化进程进行持续.原位的研讨,从微不雅上,甚至于原子尺度上熟悉其腐化纪律.实验结论(1)微合金化后的耐腐化性与合金中各相的电极电位有很大的关系.若基体相为阴极相,第二相为阳极相,合金一般有较高的耐蚀性;反之,若基体相为阳极相,第二相为阴极相,则第二相数目越多,电位越高,合金腐化越轻微.(2) Al-7%Si合金的腐化从硅相及晶间处优先开端,以点蚀为主.参加Cu元素,实验合金有明显的晶间腐化偏向.其它元素影响相对较小.(3)电化学实验成果标明,所有实验合金均较快进入钝态,跟着各合金元素的参加,实验合金的自腐化电位向负向移动,腐化电流密度增长.合金元素和杂质元素的影响合金元素对铝和铝合金耐蚀性的影响是一个庞杂的问题.因为这不但与合金元素的电极电位( 电化学序) 有关,还与合金元素的消失情势( 固溶体照样析出的金属间化合物相).合金元素的参加量等诸多身分有关.锰锰在铝合金中重要以MnAl6相消失而MnAl6相和铝有着雷同的天然电极电位,几乎没有电位差,少量的锰往往还会进步合金的耐蚀性.因为能生成MnFeAl6,从而部分清除含铁的强阴极性相（如AlSi2Fe等）,从而加强了耐蚀性.所以Al-Mn合金是重要的防锈铝合金之一.锌锌在 0.2％以下时,对铝合金耐蚀性的影响不大.当锌作为某些高强铝合金的添加元素时,其析出的金属间化合物仍然可能成为铝的阴极,但其对耐蚀性的影响小于铜.铁.镍等阴极性元素.铜铜以各类不合的含量消失于很多高强铝合金中,它还可能在工业铝及其合金中以杂质消失.铜对铝来说是强阴极性元素( 电极电位正得多),所以,即使铜的含量不久不多,也可对铝及其合金的耐蚀性产生轻微的影响.如当含有0.1％铜时,高纯铝的腐化速度进步了1600倍,要进步耐蚀性,铜的含量必须严厉掌握.铁铁是铝合金中常有的杂质,并对合金的耐蚀性有相当大的影响,其感化仅次于铜.铁对铝来说,也是强阴极性元素.铁在铝中的消融度十分小,在温度500℃时也仅为0.005％,多余的铁往往生成阴极性相FeAl3,对铝形成微电偶腐化.硅硅对铝耐蚀性的影响在不合铝合金中是不合的.在Al-Si锻造铝合金中,过量的硅以片状消失于合金中,它对铝起阴极性相的感化,对耐蚀是有害的.在合金含有铁时,硅可能会进入FeAl3金属间化合物,起强阴极性相感化,对耐蚀性影响很大.而对于可热处理的Al-Mg-Si合金,时效后生成Mg2Si相,这种化合物的消失对合金耐蚀性影响不大.所以,对于铝和铝合金,单独的硅不如硅和铁同时消失时的有害感化大.镍镍广泛用于可热处理强化铝合金的合金元素,它对铝合金耐蚀性的有害影响小于铜和铁.钛钛在铝合金中的含量很小,它对耐蚀性的影响也不大.有报导,含钛0.007％~0.008％时会对超纯铝在碱中的耐蚀性晦气.而在某些酸中,0.16％~0.37％钛的参加对工业纯铝耐蚀性会产生有利影响,而钛对铝在氯化钠溶液中耐蚀性的影响却很小.。
铝的腐蚀性能及海洋大气环境中铝的腐蚀特性
铝的腐蚀性能及海洋大气环境中铝的腐蚀特性1、铝的耐氧腐蚀性能铝是一种活泼金属，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。
2、铝的酸碱腐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。
3、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。
铝合金在模拟SO2污染大气环境中的腐蚀行为
（ ． 京 科 技 大学 材 料 学 院 腐 蚀 与 防 护 中心 ，北 京 １０ ８ ；２ １北 ００ ３ ．北 京 市 腐 蚀 、 蚀 与 表 面 技 术 重 点 实 验 室 ，北 磨 京 １０ ８ ； ．中 国 航 空 救 生 研 究 所 ，湖 北 襄 樊 ， ４ ０ ３ ００ ３ ３ ４ １０ ）
摘 要 ： 用 扫描 电镜 （ Ｅ ／ Ｄ ） 增 重 法 、 立 叶变 换 红 外 光 谱 （ ＴＲ）和 ｘ射 线 衍 射 研 究 铝 合 金 １６ 、 合 采 ＳＭ Ｅ Ｘ 、 傅 ＦＩ ００铝
金 ２ ２和 ７ ０ Ａ１ Ａ ４分 别 在 表 面沉 积 与 未 沉 积 ７ ｐ ／ ｍ 氯 化钠 条 件 下 在 含 ５ ０￣ ｃ ｇ ０×１ Ｓ ５ ｐ ｍ） 染 大 气 环 境 中 ０ Ｏ （０ ｐ 污
很强 的吸湿性 ， 能 溶 于金 属 表 面 的薄 液 膜 形 成 强 并 腐蚀 性 的 电介 质 ， 金 属 腐 蚀 起 着 加 速作 用 。二 氧 对
本 试验 采用 微量 腐蚀 气体 发生 装置产 生与 实 际 相 接近 的二 氧 化硫 （ Ｏ ） 体 ， 用 模 拟 污 染 大 气 Ｓ 气 利 腐 蚀 系统 ， 究材 料 １６ ， Ａ ２和 ７ ０ 研 ００ ２ １ Ａ ４在 表 面 沉 积 与未 沉 积氯化 钠条 件下 在 Ｓ Ｏ 污染 气氛 中的腐 蚀 动 力学 、 腐蚀 产 物和腐 蚀形 貌变 化情 况 ， 别模 拟研 分
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第２ ８卷 第 ２期
２０ ０ ８年 ４月
航
空
材
料
学
报
Ｖｏ． １２８， Ｎｏ ２ ． Ａｐ ｉ ２０ ｒｌ ０８
铝和铝合金的大气腐蚀机理完整版
铝和铝合金的大气腐蚀机理集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]1铝和铝合金的大气腐蚀机理铝和铝合金的表面氧化膜是铝合金具有耐大气腐蚀性的主要原因.铝的氧化膜(γ-Al2O3)在室温的大气中就可以生成,而且非常迅速和致密,厚度为25~30.也就是说,氧化膜在大气环境中具有自修复功能.若有水存在或者暴露在大气中几个月以后,最初形成的γ-Al2O3的外层转变为一薄层γ-AlOOH.然后,在γ-AlOOH上又会覆盖上一层Al(OH)3(也可写成Al2O3·3H2O).从铝-水体系的电位-pH图可知,Al(OH)3在较大的pH范围内都会保持稳定.Al(OH)3从pH=4开始溶解;当pH=2.4时,认为Al(OH)3会完全溶解(事实上,即使pH=2.0时,铝表面的腐蚀类型仍然是孔蚀.).大部分的降雨、差不多所有的雾、表面蒸发浓缩的液层和铝表面小孔内的电解质都会使铝处于腐蚀状态.环境因素对铝的大气腐蚀的影响和其它金属相似,与环境大气的相对湿度、温度、大气中SO2的浓度、Cl-的含量以及降水的数量、酸度相关性较大,同时也受到O3,NOx及CO2等污染组分的轻微影响.大气污染物通过干湿沉降,使得金属表面存在着和大气中同样丰富的化学组分.暴露在大气中的铝合金表面可分为三层:铝合金及其氧化膜、腐蚀产物层和大气污染物形成的污染层或薄液膜.根据大气化学组分对铝和铝合金化学、电化学反应的不同及形成的腐蚀产物的性质不同,存在着不同的腐蚀机制.１.氯离子的存在是引起铝和铝合金大气腐蚀的重要原因.由于铝的氯化物具有可溶性,在户外暴露的铝表面上并没有大量的氯化物层存在,只有少量的氯离子进入到腐蚀产物层.Cl-通过竟争吸附,逐渐取代Al(OH)3表面上的OH-生成AlCl3,如方程式(1)~(3)所示:Al(OH)3+Cl-→Al(OH)2Cl+OH-(1)Al(OH)2Cl+Cl-→Al(OH)Cl2+OH-(2)Al(OH)Cl2+Cl-→AlCl3+OH-(3)２.空气中的CO2能有效地阻碍NaCl引发的铝的大气腐蚀.铝在不含CO2潮湿空气中的腐蚀速率,和在正常CO2水平的空气中的腐蚀速率相比,约是后者的20倍.有人认为,CO2中和了在铝表面阴极区氧还原产生的氢氧根离子,降低了液层pH值,从而使得铝的溶解速率下降.３.一般认为:O3是潜在的加速剂,通过氧化H2S、SO2和NOx而影响金属的大气腐蚀.O3还能够通过自身的去极化反应,引起铝腐蚀.实验表明,铝暴露在不同大气污染物(10ppm的SO2,NOx,O3,取样大气)的气体(25e和98%相对湿度)四个星期以后,O3引起的腐蚀失重最大,其次是SO2,NO2,取样大气,NO.氧化膜的完整性及成分还受到铝合金的化学组分和微观结构的影响.为了提高铝合金的力学性能,往往要加入一些合金元素,并进行一定的热处理(固溶、淬火、时效等).一些杂质元素如Fe、Mn、Si也常以FeAl3、AAlMnSi、SiO2等形式出现在铝合金当中.这些合金元素对铝合金微观结构的影响是不同的,要根据它们是存在于固溶体中,还是作为第二相分散在铝基体或者偏聚在晶界上.当合金元素形成的化合物颗粒存在于金属表面时,它们表面的氧化膜往往很薄,甚至不存在.传统的铝和铝合金大气腐蚀试验传统的大气腐蚀一般通过大气暴露实验、室内模拟加速试验进行研究.大气暴露试验能够反应材料在自然环境中的实际腐蚀情况,所得数据直观、可靠,虽然试验周期长、速度慢、费用高,但它是铝和铝合金大气腐蚀研究的重要方法.室内模拟加速试验可以显着减少试验时间,快速地对材料的大气腐蚀行为进行评价和预测,不能完全地取代大气暴露试验.铝合金的腐蚀速率表征既采用普遍使用的年失重量多少,也使用孔蚀坑的深度及数量分布和力学性能(抗拉强度、屈服强度)损失量.观察腐蚀形貌和分析腐蚀产物时,使用一些物理化学分析手段,如光学微镜、扫描电镜、X射线衍射分析、X射线光电子能谱等.室内模拟加速试验常见的大气腐蚀的室内加速试验有湿热试验、盐雾试验、干湿周浸循环试验以及多因子复合试验,一般认为干湿交替的周浸循环试验比较能够反映大气腐蚀的特点.干湿交替的周浸循环试验的最初提出是为了评价耐候钢的性能,适用于有钝化膜的金属及合金.这种研究方法从电化学的角度来说,也是合理的.对于铝合金,可以采用此方法进行大气腐蚀试验,评价铝合金的耐蚀性.采用pH=3.0的5%NaCl+015%(NH4)2SO4(用醋酸调节pH值)作加速剂,对LY12和LC4两种高强铝合金进行了间歇盐雾和周期轮浸腐蚀试验,与广州,琼海十年的实地暴露试验结果对比.他认为两种铝合金加速方法之间有类似的腐蚀动力学规律,其中前者相对于大气腐蚀有较好的模拟性和加速性.也有人采用简易方法模拟湿热大气腐蚀试验,在工业纯铝ZL10和ZL109合金表面诱发腐蚀,观察和分析了铸铝合金中第二相和腐蚀产物的微观形貌及化学成分.在吸附了水分和侵蚀性氯离子微观孔隙周围,由第二相粒子和铝基体构成腐蚀微电池发生电化学反应,电位较负的铝首先发生溶解,导致局部点状腐蚀,腐蚀产物主要为铝的不溶性氢氧化物,还含有少量的氧化铝等.用室内加速试验评价结构铝合金的耐大气腐蚀性时,除测量失重和孔蚀深度外,应包括金相分析和力学试验.室内模拟加速试验从单因子控制到多因子控制,从简单的电位测量到交流阻抗技术等多种测量技术的应用,在过去的几十年里得到一定程度的发展.但是在大气腐蚀机理研究和准确地重现大气暴露试验结果方面,仍有较大的差距.室内模拟加速试验的重复性还需要提高.一部分研究者做了室内气体腐蚀试验,通过对一种或几种腐蚀性气体组分浓度、相对湿度、温度及暴露时间条件控制,观察金属的腐蚀并通过多种手段分析腐蚀产物,给出腐蚀过程的动力学规律和腐蚀机理.不过,这些实验仅仅局限于纯铝材料,研究工作处于起步阶段.Oesch用气体试验箱分析了各腐蚀性气体成分对纯铝大气腐蚀的影响.他认为臭氧对铝的大气腐蚀的影响要强于SO2和NO2.Bl?cher通过控制空气中CO2的浓度,研究了CO2阻碍NaCl引发铝的大气腐蚀机制.综上所述,传统的大气腐蚀试验得到的数据是一段时间内金属的宏观的、统计的腐蚀行为和规律,对大气腐蚀过程中的关键反应和中间过程缺乏清楚的描述.随着仪器制造技术的进步,人们越来越趋向于对金属的大气腐蚀过程进行连续、原位的研究,从微观上,甚至于原子尺度上认识其腐蚀规律.实验结论(1)微合金化后的耐腐蚀性与合金中各相的电极电位有很大的关系.若基体相为阴极相,第二相为阳极相,合金一般有较高的耐蚀性;反之,若基体相为阳极相,第二相为阴极相,则第二相数量越多,电位越高,合金腐蚀越严重.(2)Al-7%Si合金的腐蚀从硅相及晶间处优先开始,以点蚀为主.加入Cu元素,实验合金有明显的晶间腐蚀倾向.其它元素影响相对较小.(3)电化学实验结果表明,所有实验合金均较快进入钝态,随着各合金元素的加入,实验合金的自腐蚀电位向负向移动,腐蚀电流密度增加.合金元素和杂质元素的影响合金元素对铝和铝合金耐蚀性的影响是一个复杂的问题。
铝合金大气腐蚀行为及其防腐保护方法
铝合金大气腐蚀行为及其防腐保护方法摘要: 铝合金材料广泛应用于人们的日常生活当中，但由于铝合金在自然环境中极容易与其他物质发生腐蚀行为，为此根据铝合金在大气腐蚀中的腐蚀原理，介绍了制约铝合金生锈的原因，从而针对这些影响因素提出了相应的防腐措施，加强了对铝合金的防腐保护。
关键词：铝合金；大气腐蚀行为；防腐保护措施；图分类号:G642文献标识码:A0引言由于铝合金的密度较小，具有易于导电导热的特点，在飞行技术行业、房屋修建行业、船舶行业、车辆运输行业以及电子产品等领域广泛使用。
在常态的环境下，在空气下铝合金外表会迅速被一种薄膜物质覆盖，这种薄膜的特征和制约铝合金抗腐蚀的主要原因有一定的联系[1]。
铝合金表面的氧化物薄膜很容易在大气环境中被慢慢氧化，从而使得铝合金受到腐蚀。
根据铝的合金的氧化原理，分析了制约铝合金被氧化腐蚀的影响原因，通过了解影响铝合金腐蚀的因素，得知为了解决铝合金被腐蚀这一困境，常态情况下铝合金外表必须实施一定的保护措施。
1腐蚀原理铝合金的大气腐蚀行为是一种特殊形式的化学腐蚀反应，究其原因主要是在常态环境中，铝合金材料会与空气中的水分子、氧气以及其他一些具有腐蚀性的物质一起结合而发生一连串的化学反应，从而在铝合金的表面很快会被一层薄薄的氧化膜物质覆盖。
然而，这些依附在铝合金表面上的氧化膜一旦与空气中水分子或者其他物质相遇，就会继续发生更加复杂的化学反应[2]，从而使得铝合金被腐蚀。
具体的原理如下所示：2影响铝合金大气腐蚀的因素铝合金在空气中容易被腐蚀是由于多种因素造成的，这里主要考虑以下两种影响因素。
2.1空气中的污染物质随着科学技术和人民生活水平的不断进步，自然环境却受到了严重威胁。
最为明显的就是大气污染现象非常严重，如秸秆、煤炭等的燃烧会产生大量的污染物质，这些污染物与空气中的氧气、氮气等结合就会发生一系列的化学变化。
空气中弥漫的这些污染物会对铝合金在大气中的腐蚀产生不同程度的影响。
6061铝合金在模拟工业-海洋大气环境下的腐蚀研究
6061铝合金在模拟工业-海洋大气环境下的腐蚀研究杨浪;赵起越;贺建;李晓刚;黄运华【期刊名称】《中国材料进展》【年(卷),期】2018(037)001【摘要】通过紫外辐射老化试验和周期浸润试验,利用腐蚀表面和截面形貌分析、力学性能测试及拉伸断口扫描分析等,研究了 6061铝合金在模拟工业-海洋大气环境下的腐蚀行为及机理.腐蚀形貌观察发现,6061铝合金在该环境下的腐蚀由点蚀引起并扩展,同时,试样发生沿晶腐蚀,8个周期后沿晶腐蚀裂纹扩展深度达80μm.模拟工业-海洋大气环境中的硫化物不仅对试样表面的点蚀产生很大影响,而且硫酸根离子会随着腐蚀介质深入晶界,加速沿晶腐蚀.力学性能分析表明,在该环境下腐蚀8个周期后,试样的延伸率大幅下降,下降率达26％,断裂机理发生改变,点蚀和沿晶腐蚀导致6061铝合金从韧性断裂转变为解理脆性断裂.【总页数】7页(P28-34)【作者】杨浪;赵起越;贺建;李晓刚;黄运华【作者单位】北京科技大学腐蚀与防护中心,北京100083;北京科技大学腐蚀与防护中心,北京100083;中国计量科学研究院,北京100013;北京科技大学腐蚀与防护中心,北京100083;北京科技大学腐蚀与防护中心,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TG178【相关文献】1.E690在模拟工业大气环境下的腐蚀性能研究 [J], 杨英;范益;张万灵2.6061铝合金与30CrMnSiA结构钢在模拟工业-海洋大气环境下的电偶腐蚀防护[J], 冯驰;黄运华;申玉芳;肖葵;孟凡彰;李晓刚3.阳极氧化6061铝合金在工业海洋大气环境长周期暴晒时的腐蚀行为 [J], 赵起越;贾志浩;赵晋斌;黄运华;程学群;李晓刚4.EH36-NS在模拟海洋大气环境下的腐蚀行为研究 [J], 杨英;范益;张万灵5.模拟海洋工业大气环境中Q235钢及耐候钢的腐蚀行为 [J], 张琳;王振尧;赵春英;曹公望;刘艳洁;张丹丹因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第28卷 第2期2008年4月航 空 材 料 学 报J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LSV o l 28,N o 2 A pr il 2008铝合金在模拟S O 2污染大气环境中的腐蚀行为周和荣1,3, 李晓刚1,2, 董超芳1, 肖 葵1(1.北京科技大学材料学院腐蚀与防护中心,北京100083;2.北京市腐蚀、磨蚀与表面技术重点实验室,北京100083;3.中国航空救生研究所,湖北襄樊,441003)摘要:采用扫描电镜(SE M /EDX )、增重法、傅立叶变换红外光谱(FT I R )和X 射线衍射研究铝合金1060、铝合金2A 12和7A 04分别在表面沉积与未沉积70 g /cm 2氯化钠条件下在含50 10 6S O 2(50pp m )污染大气环境中的腐蚀行为和规律,并测试三种材料力学性能的变化。
研究结果表明,随试验时间的延长,铝合金表面腐蚀产物不断增多,腐蚀增重符合指数衰减规律 m /A =B +D exp(-t /k ),抗拉强度和延伸率呈下降趋势;表面腐蚀产物形貌呈团状或圆团状,并不断向外扩展延伸,呈现不均匀的凹凸形貌;铝合金在50pp m SO 2污染大气环境中腐蚀产物少,腐蚀增重较少,表面腐蚀产物主要为氧化铝和硫酸铝;而表面沉积70 g /cm 2N aC l 的铝合金在模拟50pp m S O 2污染大气环境中腐蚀产物明显增多,腐蚀增重大,力学性能下降幅度大,二氧化硫和氯化钠的协同作用明显促进铝合金的腐蚀,腐蚀产物主要为氧化铝、铝的硫酸盐和铝的氯化物。
关键词:铝合金;SO 2污染;增重法;大气腐蚀中图分类号:TG172 3 文献标识码:A 文章编号:1005 5053(2008)02 0039 07收稿日期:2007 05 23;修订日期:2007 07 03基金项目:自然科学基金重大项目(50499331)作者简介:周和荣(1972 ),男,高级工程师,博士研究生,主要从事金属材料腐蚀与防护方面的研究,(E m a il)zhouhr_9@163 com 。
铝及铝合金由于具有密度小、力学性能优异、电导热能力强、成型加工性好以及优异的物理化学综合性能等一系列优点,在航空、交通、能源等领域得到广泛的应用,已经成为工业中使用量仅次于钢铁的第二大金属材料。
因此,铝合金在大气环境中的腐蚀性能和腐蚀行为备受关注。
在大气污染环境中,氯离子(C l -)沉积和二氧化硫(SO 2)污染是导致铝及其合金发生严重腐蚀的主要环境因素[1~6]。
其中氯化钠(N a C l)是近海洋大气环境中金属表面主要的固体沉积物之一,具有很强的吸湿性,并能溶于金属表面的薄液膜形成强腐蚀性的电介质,对金属腐蚀起着加速作用。
二氧化硫作为大气中主要气体污染物之一,其溶于水会导致铝合金表面薄液膜的酸化(形成亚硫酸根或硫酸根),并加速材料腐蚀。
澳大利亚的N eufe l d 和Co le 等人[1]从微观的角度分析沉积的NaC l 对锌初期腐蚀过程的影响,并用开尔文探针测量盐粒扩展过程中的速率和电位。
瑞典的Svensson J .E 和Jo hansson L .G [2]在室内研究微量的SO 2,NO 2和N a C l 对锌初期大气腐蚀的协同作用,认为在初期阶段加速金属的大气腐蚀;屈庆[5]利用石英晶体微天平、红外光谱、光电子能谱、扫描电镜等手段分析和研究可溶盐NaC l 沉积和SO 2在金属Zn 初期大气腐蚀中的作用,探讨腐蚀过程和机理。
林翠[6]采用微量腐蚀气体发生装置研究NaC l 沉积和SO 2在镁合金AZ91D 初期大气腐蚀中的作用,探讨腐蚀过程和机理,认为N a C l 和SO 2同时存在引起的腐蚀远大于两者单独存在时引起的腐蚀加和,N a C l 和SO 2对铝合金的初期大气腐蚀具有明显的协同作用。
本试验采用微量腐蚀气体发生装置产生与实际相接近的二氧化硫(SO 2)气体,利用模拟污染大气腐蚀系统,研究材料1060,2A12和7A04在表面沉积与未沉积氯化钠条件下在SO 2污染气氛中的腐蚀动力学、腐蚀产物和腐蚀形貌变化情况,分别模拟研究以SO 2为主的污染环境和SO 2与氯离子共同存在环境对铝合金腐蚀的影响规律,以便为铝合金实施防腐措施提供依据。
1 试验方法试验材料为铝合金1060,化学成分(w t%)为S i 0 061,Fe 0 36,Cu0 02,M n 0 02,M g 0 02,Zn0 005,A l 余量;2A12 T4(LY 12硬铝),化学成分(w t %)为Si 0 13,Fe 0 35,Cu4 68,M n 0 53,M g 1 58,Zn 0 10,T i 0 023,A l 余量;7A 04 T6,化学成分(w t航 空 材 料 学 报第28卷%)为S i0 068,Fe0 42,Cu1 51,M n0 24,M g 2 62,Zn5 99,T i0 015,A l余量。
本试验所用试样皆除去包铝层。
失重试验试样规格为30mm 20mm 2 8mm,经水磨砂纸打磨至1500#,采用去离子水冲洗,酒精擦洗冷风吹干,干燥后放置在干燥器中静置24h称重(精确至0 1m g)待用。
力学性能测试试样按照标准GB/T16865 1997 变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样 采用短试样,两端采用绝缘胶布保护。
试验在高低温湿热试验箱进行,实验温度为25 ,相对湿度为95%。
二氧化硫(SO2)的体积百分比浓度为50 10 6(50pp m),二氧化硫气氛采用微量腐蚀气体发生器控制。
本试验中氯化钠(N a C l)的沉积量为70 g c m 2,沉积方法为:将水与乙醇按1 10体积比配成氯化钠饱和溶液,然后均匀喷洒在试样表面,待液滴铺展并吹干,此时氯化钠均匀分布在试样表面上。
试样表面氯化钠的沉积量采用增重法确定。
本试验采用的模拟大气腐蚀系统包括4个部分:(1)给气装置,由气瓶、阀门、气体流量计和气体混合室组成,通过气体流量计控制氮气(N2)和氧气(O2)按照75 25(w%t)在混合室中混合配置模拟纯净空气;(2)微量气体发生装置,包含渗透管及配套的自适应恒温装置,可连续产生高纯度低浓度的二氧化硫腐蚀性气体;(3)腐蚀反应装置,实验采用高低温湿热试验箱;(4)气体回收装置,为了避免酸性腐蚀性气体排放污染,将尾气通入集气瓶和碱液回收瓶之后再排入大气。
高纯氮气进入微量气体发生装置中,作为二氧化硫腐蚀气体的载带气,与微量气体发生装置产生的二氧化硫混合,通入气体混合室内,以获得实验所需的50 10 6SO2 (vo%l)腐蚀气体浓度。
试验时间为720h,失重试验取样时间为24h, 48h,96h,168h,240h,360h,480h和720h,每组采用3片平行试样,3片试样用于增重测量后取1片试片用于形貌观察及表面腐蚀产物分析。
试样通过绝缘挂钩悬挂在实验箱内支架上。
力学性能试样取样周期为240h,480h和720h。
采用拉伸试验检测试样抗拉强度和延伸率,腐蚀形貌采用扫描电镜(SE M)观察,EDX分析腐蚀产物元素,红外光谱分析腐蚀产物组成。
2 结果及讨论2 1 金相组织图1为铝合金1060,2A12和7A04的金相组织形貌。
铝合金1060(图1a)为不可强化材料,第二相分布比较均匀,主要第二相为杂质相Fe A l3。
图1b 和c分别为铝合金2A12经固溶和自然时效处理(T4)和铝合金7A04经固溶和单级人工时效处理(T6)后的组织形貌,除了基体铝外,还有凝固后高温沉淀和时效析出的分布比较均匀的细小强化相和结晶析出的粗大脆性第二相颗粒。
合金2A12主要的第二相为 (A l2Cu)和S(A l2Cu M g);铝合金7A04主要相为固溶相 相(M gZn2)和金属间化合物A l7 Cu2Fe,(A,l Cu)6(Fe,Cu)和M g2Si。
含Cu和Fe相一般作为阴极相加速铝基体的腐蚀,而含M g相一般作为阳极相溶解[7]。
另外,材料在冶炼、轧制和加工过程中引起的杂质、孔隙、凹陷等各种缺陷,皆会影响材料的腐蚀性能。
2 2 腐蚀形貌图2为铝合金1060,2A12和7A04在含50ppm SO2环境中腐蚀24h和720h的腐蚀形貌。
从图中形貌可以看出,铝合金1060,2A12和7A04随腐蚀时间的延长,腐蚀产物不断增多,腐蚀趋于严重。
腐蚀形貌以团状腐蚀产物为主,并不断向外延伸,形成局部区域腐蚀。
铝合金经720h腐蚀后比较轻微,试样表面只有局部点腐蚀,腐蚀产物不多,腐蚀增重较少。
而铝合金1060,2A12和7A04表面沉积70 g图1 铝合金1060,2A12和7A04的金相组织形貌F i g 1 M i crographs of a l um i nu m a lloys1060,2A12and7A0440第2期铝合金在模拟SO 2污染大气环境中的腐蚀行为c m 2N a C l 后在含50ppm SO 2环境中腐蚀程度较重(图3),腐蚀产物明显增多,腐蚀面积增大。
铝合金2A 12和7A 04腐蚀720h 后腐蚀产物基本覆盖表面,而铝合金1060腐蚀相对较轻,只是表面局部区域有腐蚀产物。
腐蚀产物形貌主要以团片状为主,不断向外扩展,增厚的腐蚀产物层出现内应力而发生龟裂,龟裂裂纹随腐蚀时间延长不断加宽,外层腐蚀产物局部松动,这样腐蚀介质SO 2能够达到基体使铝合金腐蚀继续[8],腐蚀产物重量不断增加。
对比初始不同表面状态的腐蚀形貌发现,N a C l 明显加速铝合金在含50ppm SO 2环境中的腐蚀程度,并且铝合金2A12和7A04的腐蚀程度明显大于铝合金1060,说明铝合金1060在该环境中耐蚀性优于铝合金2A12和7A04。
41航 空 材 料 学 报第28卷2 3 腐蚀产物分析图4为铝合金7A04在不同环境中腐蚀720h 后腐蚀产物的能谱。
7A04合金在50ppm SO 2环境中腐蚀产物含有A ,l S 和O 等元素,XPS 光电子能谱分析含有A l 2O 3,硫含量太少无法检测,其腐蚀产物可能为氧化铝以及铝的硫酸盐[8,9]。
铝合金7A04表面沉积70 g c m -2NaC l 后在50ppm SO 2环境中经过720h 腐蚀后腐蚀产物含有A ,l S,O,Na 和C l 元素,红外光谱分析腐蚀产物含有羟基基团和硫酸根,X 射线衍射分析腐蚀产物含有氧化铝和硫酸铝(图5),因此,其腐蚀产物为氧化铝、硫酸铝和铝的氯化物[8,9]。
2 4 腐蚀动力学曲线图6是铝合金1060,2A12和7A04在含50ppmSO 2和70 g c m -2NaC l+50ppm SO 2环境中腐蚀后的增重数据。
从动力学曲线可以看出,铝合金1060,2A12和7A 04腐蚀增重随时间的增加呈递增趋势,增重量不断增大。