简介概要

表面沉积氯化钠的7A04铝合金在模拟环境中的腐蚀行为

来源期刊:中国有色金属学报2009年第5期

论文作者:周和荣 马坚 李晓刚 陆启凯 冯皓 揭敢新

文章页码:974 - 980

关键词:7A04铝合金;大气腐蚀;模拟环境

Key words:7A04 aluminum alloy; atmospheric corrosion; simulated environment

摘    要:在实验室模拟条件下((25±2) ℃,相对湿度(95±5)%),采用增重法、扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱和X射线衍射等方法研究氯化钠和几种模拟环境气氛对7A04铝合金大气腐蚀行为的影响,并对其腐蚀机理进行讨论。结果表明:表面沉积氯化钠的7A04铝合金在几种模拟气氛环境中均明显地加速了材料的腐蚀;随腐蚀时间的延长,腐蚀产物不断增多;腐蚀产物微观形貌呈团块状且凹凸不平;腐蚀增重Δm/A与暴露时间t之间符合指数衰减规律;气氛腐蚀性由强到弱的顺序为50×10-6 SO2>1%CO2>空气。

Abstract: The corrosion behavior of 7A04 aluminum alloy deposited with NaCl in several simulated environments ((25±2) ℃ and relative humidity (RH) (95±5)%) was investigated by mass gain method, Fourier transform infrared spectroscope, scanning electron microscopy and X-ray diffractometry. The corrosion mechanism for aluminum alloy was discussed. The results show that NaCl can evidently accelerate the atmospheric corrosion of 7A04 aluminum alloy in several simulated environments. The corrosion products increase with prolonging corrosion time. The surface observation reveals that the corrosion products are agglomerate and accidented. The relationship between mass gain of corrosion product and time accords with the exponential attenuation rule. The corrosion sequence of corrosion mediums from strong to ebb is 50×10-6 SO2>1%CO2>air.

基金信息:国家自然科学基金资助项目
科技部科技基础条件平台建设资助项目



详情信息展示

文章编号:1004-0609(2009)05-0974-07

表面沉积氯化钠的7A04铝合金在模拟环境中的腐蚀行为

周和荣1, 2,马  坚1,李晓刚2,陆启凯1,冯  皓1,揭敢新1

(1. 中国电器科学研究院 工业产品环境适应性国家重点实验室,广州 510663;

2. 北京科技大学 腐蚀与防护中心,北京 100083)

摘  要:在实验室模拟条件下((25±2) ℃,相对湿度(95±5)%),采用增重法、扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱和X射线衍射等方法研究氯化钠和几种模拟环境气氛对7A04铝合金大气腐蚀行为的影响,并对其腐蚀机理进行讨论。结果表明:表面沉积氯化钠的7A04铝合金在几种模拟气氛环境中均明显地加速了材料的腐蚀;随腐蚀时间的延长,腐蚀产物不断增多;腐蚀产物微观形貌呈团块状且凹凸不平;腐蚀增重?m/A与暴露时间t之间符合指数衰减规律;气氛腐蚀性由强到弱的顺序为50×10-6 SO2>1%CO2>空气。

关键词:7A04铝合金;大气腐蚀;模拟环境

中图分类号:TG 172.3       文献标识码:A

Corrosion behavior of 7A04 aluminum alloy

deposited with sodium chloride in simulated environment

ZHOU He-rong1, 2, MA Jian1, LI Xiao-gang2, LU Qi-kai1, FENG Hao1, JIE Gan-xin1

(1. State Key Laboratory of Environmental Adaption for Industrial Products,

China National Electric Apparatus Research Institute, Guangzhou 510663, China;

2. Corrosion and Protection Center, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)

Abstract: The corrosion behavior of 7A04 aluminum alloy deposited with NaCl in several simulated environments ((25±2) ℃ and relative humidity (RH) (95±5)%) was investigated by mass gain method, Fourier transform infrared spectroscope, scanning electron microscopy and X-ray diffractometry. The corrosion mechanism for aluminum alloy was discussed. The results show that NaCl can evidently accelerate the atmospheric corrosion of 7A04 aluminum alloy in several simulated environments. The corrosion products increase with prolonging corrosion time. The surface observation reveals that the corrosion products are agglomerate and accidented. The relationship between mass gain of corrosion product and time accords with the exponential attenuation rule. The corrosion sequence of corrosion mediums from strong to ebb is 50×10-6 SO2>1%CO2>air.

Key words: 7A04 aluminum alloy; atmospheric corrosion; simulated environment

                    

在自然大气环境中,气候环境和大气中的污染物是铝及其合金大气腐蚀的主要影响因素,其中氯化钠(NaCl)、二氧化硫(SO2)和二氧化碳(CO2)是大气环境中的主要污染物,会影响材料的服役使用期限。NaCl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,能溶于金属表面的薄液膜形成强腐蚀性电介质,对金属腐蚀起着加速作用。SO2作为工业大气中主要气体污染物之一,容易溶解于材料表面的薄液膜导致表面薄液膜呈酸性,引起腐蚀产物自催化的加速[1-2]。CO2作为空气中的主要成分之一,在单独存在时加速了铝合金的腐蚀。

由于大气环境具有复杂性和多变性的特点,一般金属的腐蚀是很多因素共同作用的结果[3-6],瑞典的SVENSSON和JOHANSSON[2]在室内研究了微量的SO2、NO2和NaCl对锌初期大气腐蚀的协同作用,发现SO2对材料的加速腐蚀作用主要取决于表面电解液的酸化,带酸性的电解液造成表面保护膜层溶解,从而在初期阶段加速金属的大气腐蚀。林翠等[6]研究了AZ91镁合金在NaCl和SO2、NaCl和CO2两种环境下的初期大气腐蚀规律,认为NaCl和SO2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,NaCl和SO2对镁合金的初期大气腐蚀具有明显的协同作用;而表面有NaCl沉积时,CO2的存在会抑制镁合金的腐蚀。BLUCHER等[4]研究了纯铝在表面沉积了NaCl后在CO2气氛环境下的腐蚀行为,认为当NaCl存在时CO2会抑制其腐蚀。

本文作者在实验室利用模拟大气环境系统装置,研究表面沉积70 μg/cm2 NaCl和模拟湿热气氛环境(纯空气环境、50×10-6 SO2和1%CO2(体积分数))对7A04铝合金初期腐蚀的影响,目的是研究铝合金在海洋大气环境和海洋大气与工业大气共同作用环境中的腐蚀行为。同时,借助傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDX)及X射线衍射分析(XRD)等手段对材料腐蚀表面及腐蚀产物进行分析,研究其腐蚀行为,探讨不同气氛和NaCl之间的协同效应对7A04铝合金腐蚀的影响。

1  实验

实验材料为7A04铝合金(T6),化学成分(质量分数,%)为:Si 0.068,Fe 0.42,Cu1.51,Mn 0.24,Mg 2.62,Zn 5.99,Ti 0.015,Al余量。试样表面除去包铝层。增重实验试样规格为30 mm×20 mm×2.8 mm,试样表面经水磨砂纸打磨至1500#,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24 h后称量(精确至0.1 mg)使用。

实验在高低温湿热试验箱(型号JS-0100,无锡南亚试验设备厂)内进行,实验温度为(25±2) ℃,相对湿度为(95±5)%。SO2的体积分数为50×10-6,SO2气氛采用微量腐蚀气体发生器(型号WQS,北京科技大学)控制。CO2的体积分数为1%,CO2气氛浓度采用流量计控制。在本实验中NaCl的沉积量为70 μg/cm2,沉积方法为:将蒸馏水与无水乙醇(分析纯)按体积比1?10配成NaCl(分析纯)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NaCl均匀地分布在试样表面;试样表面NaCl沉积量采用增重法确定。实验时间为720 h,增重实验取样时间分别为24、48、96、168、240、360、480和720 h,每组平行试样为3片,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。腐蚀形貌采用扫描电子显微镜(SEM)观察,EDX分析腐蚀产物元素,红外光谱(IR)和X射线衍射(XRD)分析腐蚀产物组成。

2  结果与讨论

2.1  腐蚀动力学曲线

图1所示为7A04铝合金在表面沉积70 μg/cm2 NaCl 后在湿热纯空气、1%CO2和50×10-6 SO2模拟气氛环境中腐蚀后的增重曲线。从腐蚀动力学曲线可以看出,7A04铝合金在模拟环境中腐蚀增重随时间的延长不断增加;在腐蚀初期增重数值差别不大,随腐蚀时间的延长,在不同模拟环境中的腐蚀增重出现明显差别,在50×10-6 SO2模拟污染气氛环境中增重最大,在1%CO2污染气氛环境中次之,在湿热纯空气中增重最小。

图1  表面沉积NaCl的7A04铝合金在不同模拟环境中腐蚀后的增重曲线

Fig.1  Mass gain curves of 7A04 aluminum alloy deposited with NaCl in different simulated environments

有色金属在线官网  |   会议  |   在线投稿  |   购买纸书  |   科技图书馆

中南大学出版社 主办 版权声明   电话:0731-88830515 88830516   传真:0731-88710482   Email:administrator@cnnmol.com

互联网出版许可证:新出网证(湘)字005号   湘ICP备09001153号