不同溫度下鑄造鋁合金的鹽水腐蝕性能分析

陳林 石偉和 覃銘（百色學院 材料科學與工程學院，廣西百色533000）

不同溫度下鑄造鋁合金的鹽水腐蝕性能分析

陳林 石偉和 覃銘（百色學院 材料科學與工程學院，廣西百色533000）

鋁合金具有密度小、熱膨脹系數(shù)低、比強度高、耐腐蝕性好、易于加工的特點，但鋁合金在有氯離子的環(huán)境下容易發(fā)生腐蝕［1］。Al屬于特殊的兩性金屬，與酸堿均能反應，即使在水中也能發(fā)生氧化反應，有研究［2］指出鋁合金在水中發(fā)生的緩慢腐蝕就是屬于吸氧腐蝕，其總反應過程如下所示：

4Al+3H2O+3O2→2Al（OH）3+Al2O3

鋁合金氧化膜的主要是由氧化鋁或水合氧化鋁組成，這樣的氧化膜恰好具有兩性特性，能被強酸腐蝕，也能被強堿腐蝕［3］。A356.2型鑄造鋁合金主要用于制造汽車輪轂［4］。輪轂是支撐輪胎的部分，長期暴露于大氣環(huán)境中，易受到腐蝕性氣體的腐蝕。徐火平等［5～8］研究發(fā)現(xiàn)鋁合金在不同腐蝕溶液中點腐蝕與其暴露面積的關(guān)系。研究A356.2型鑄造鋁合金在不同溫度鹽水中的腐蝕行為，為鋁合金汽車輪轂的防腐蝕保養(yǎng)提供參考。

1　試驗

試驗以A356.2鑄造鋁合金為對象，其化學成分如下表1所示。A356.2鑄造鋁合金上切割成20 mm×10 mm×6 mm規(guī)格的小塊，試樣均用砂紙打磨拋光，獲得表面光亮的試樣。將試樣清洗干凈后，編號A1～A12。全部試樣均使用50g/L的NaOH溶液除油，使用蒸餾水清洗后放入3%硝酸溶液中清洗3～5分鐘，用蒸餾水再次清洗干凈后，將試樣放入干燥箱內(nèi)干燥，使用萬分之一電子天平稱量干燥后試樣質(zhì)量m。

表1　A356.2鋁合金的化學成分（w%）

每個燒杯均注入50 ml的3.5%NaCl溶液，用細線把試樣綁好完全浸在溶液中但不接觸燒杯。將全部試驗試樣按次序分成四組，將四組試樣分別置于水溫為25℃、30℃、35℃和40℃的水浴鍋。48小時后取出試樣，取H3PO450 ml、CrO320 g和蒸餾水配成1000 ml溶液，加熱至約80℃，將取出的樣品在上述溶液中浸泡10 min，用超聲波清洗10 min，再用蒸餾水清洗，干燥，稱重m1，腐蝕速率表征計算公式如下［9］：

式中：R為腐蝕速率，mm/a；m為浸泡前試樣重量，g；m1為浸泡后試樣重量，g；S為試樣總面積，cm2；T為浸泡時間，h；D為鋁合金密度，kg/m3。

2　結(jié)果分析與討論

浸泡48 h前后試樣的質(zhì)量變化和腐蝕速率如表2所示：

表2　試樣的質(zhì)量變化和腐蝕速率

表2樣品腐蝕質(zhì)量損失均在0.0001～0.0004 g，說明腐蝕程度都很輕微。首先，試驗溫度范圍25℃～40℃不高，3.5%NaCl溶液為中性的鹽溶液，腐蝕鋁合金的氯離子半徑極小，可以侵入鋁合金表面的氧化膜并破壞其結(jié)構(gòu)，使得鋁合金基體暴露出來，在鹽溶液中發(fā)生緩慢的電化學腐蝕；其次，NaCl溶液濃度高，氧含量相對較少，會減弱鋁合金在溶液中的電化學反應，從而影響腐蝕效果；其三，浸泡時間較短只有48 h。如圖1試樣在不同溫度下的平均腐蝕速率曲線。

從圖1中可以看出，腐蝕速率最開始是隨溫度的升高而逐漸加快，當超過臨界溫度35℃后腐蝕反而變慢，這說明鑄造鋁合金在鹽水中的腐蝕并不是完全與溫度變化正相關(guān)。

圖1　平均腐蝕速率R與溫度T的關(guān)系曲線

3　結(jié)語

A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 30 35 40 2.7929 3.1204 3.1471 3.1445 3.0204 2.8468 2.9936 3.1545 2.9813 2.7928 3.1200 3.1470 3.1444 3.0201 2.8464 2.9935 3.1542 2.9810 0.0001 0.0004 0.0001 0.0001 0.0003 0.0004 0.0001 0.0003 0.0003 0.0099 0.0374 0.0093 0.0094 0.0287 0.0389 0.0097 0.0281 0.0286

從上述試驗過程和結(jié)果的分析討論中，得出的主要結(jié)論如下：

（1）在3.5%NaCl溶液中A356.2鑄造鋁合金試樣在低于35℃時其平均腐蝕速率隨溫度正相關(guān)變化，而在高于臨界溫度35℃后其腐蝕速率反而是降低的。

（2）在整個試驗過程中鋁合金的實際腐蝕還是處于較低的水平，說明鋁合金的腐蝕類型還處于點蝕階段。

［1］馮海濤，李濤，李曉剛，等.Cl～含量對2A12鋁合金腐蝕行為的影響［J］.內(nèi)蒙古科技大學學報，2010，29（2）：136～140.

［2］任桂林，底廣輝，張勝寒.鋁合金在高純水中的腐蝕概述［J］.廣東化工，2015，42（21）：87～87.

［3］王玉瑛，李宏運.鋁合金PAA氧化膜的形成、形貌和化學成分［C］//第一屆工程材料表面及界面學術(shù)研討會.1994：45～47.

［4］劉道春.鋁合金輪轂奔向汽車的未來［J］.有色金屬加工，2010，39（2）：1～3，35.

［5］徐火平，劉慧叢，朱立群，等.鹽霧環(huán)境中高強鋁合金點腐蝕行為與暴露面積的關(guān)系［J］.航空材料學報，2010，30（4）：59～64.

［6］李旭東，朱武峰，穆志韜，等.LD2鋁合金腐蝕行為研究［J］.裝備環(huán)境工程，2013，10（1）：8～12，25.

［7］馬少華，回麗，周松，等.腐蝕環(huán)境對預腐蝕鋁合金腐蝕疲勞性能的影響［J］.航空材料學報，2012，39（3）：73～78.

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［9］馮先鋒.鹽水環(huán)境下2024～T351鋁合金的腐蝕疲勞強度研究［D］.浙江大學，2014.

Analysis of Salt Corrosion Resistance of Cast Aluminum Alloy Under Different Temperature

CHEN LinSHI Wei～heQIN Ming （School of Materials Science and Engineering，Baise University，Baise 533000，China）

通過對樣品A356.2鑄造鋁合金進行金相拍照分析其表面微觀結(jié)構(gòu)，在實驗室條件下，采用經(jīng)典的失重法對試驗樣品進行測量和計算，四組試驗溫度分別為25℃、30℃、35℃、40℃，在3.5%NaCl溶液完全浸沒48h的條件下，失重數(shù)據(jù)結(jié)果表明該型號鋁合金腐蝕程度隨著溫度改變存在一個臨界溫度。

鑄造鋁合金；腐蝕性能；鹽水腐蝕；金相

The samples of A356.2 casting aluminum alloy by metallographic pictures of its surface microstructure，under laboratory conditions，using the classical weight～loss method of test samples were measured and calculated，four groups of test temperature with 25℃、30℃、35℃、40℃，in 3.5%NaCl solution was completely immersed for 48h conditions.Weightlessness data results show that the model with the temperature change of aluminium alloy corrosion extent and a critical temperature

Cast aluminum alloy；Corrosion；Salt water corrosion；Metallographic

2014廣西高?？茖W技術(shù)研究重點項目（ZD2014134）；百色學院一般項目（2015KBN04）；2015年地方高校國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（201510609004）。

陳林（1987-），男，湖南新邵人，碩士，主要研究方向高性能鋁合金材料。