5083鋁合金在不同模擬海水介質(zhì)中的腐蝕行為研究.pdf

1、鋁合金因其質(zhì)輕、力學(xué)性能優(yōu)良以及具有較好的耐蝕性等特點(diǎn)，在船舶行業(yè)呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢(shì)頭。各國(guó)的造船行業(yè)越來(lái)越多的使用鋁合金作為船體結(jié)構(gòu)材料。但是鋁合金存在的一些腐蝕問題制約了其在船舶行業(yè)的發(fā)展。5083鋁合金常用于船舶的上層建筑，這種材料在服役于不同海域時(shí)，腐蝕速率存在差異，在某些特定海域存在點(diǎn)腐蝕速率過快的情況，稱為海水電解質(zhì)效應(yīng)。針對(duì)這一問題，研究5083鋁合金在不同模擬海水情況下的點(diǎn)腐蝕行為，為鋁船腐蝕防護(hù)以及開發(fā)新型船用鋁合金提供

2、理論依據(jù)。
　　采用析因分析試驗(yàn)及動(dòng)電位極化曲線、電化學(xué)阻抗譜（EIS)等測(cè)試方法，研究了海水環(huán)境因素中的典型陰離子（Cl-、HCO3-、SO42-）交互作用對(duì)5083鋁合金耐蝕性的影響。結(jié)果表明：三種陰離子中，C l-、HCO3-對(duì)鋁合金點(diǎn)蝕起促進(jìn)作用。Cl-與HCO3-交互作用時(shí)，在Cl-濃度一定的情況下，隨著HCO3-濃度的增加，5083鋁合金耐蝕性呈現(xiàn)出上升→下降→再上升的趨勢(shì)，在70～90 mg·L-1時(shí)耐蝕性能明顯降低

3、，在HCO3-濃度一定的情況下，Cl-濃度較低時(shí)5083鋁合金耐蝕性比Cl-濃度較高時(shí)差；在C l-、HCO3-濃度較低情況下，SO42-具有抑制腐蝕的作用，當(dāng)Cl-、HCO3-濃度較高時(shí)，SO42-抑制腐蝕的作用不明顯。
　　利用掃描電子顯微鏡（SEM）以及X射線光電子能譜（XPS），研究了5083鋁合金在不同濃度Cl-以及HCO3-侵蝕下合金表面形貌及表面成分。結(jié)果表明：β相直徑為亞微米級(jí)，主要沿晶界處分布，化學(xué)性質(zhì)活潑，在腐

4、蝕介質(zhì)中會(huì)快速發(fā)生溶解，形成直徑約1μm的小蝕孔，孔徑遠(yuǎn)小于實(shí)際5083鋁合金板所形成的肉眼可見的蝕坑；Mg2Si相較為穩(wěn)定，在SEM觀察中沒有發(fā)生明顯變化；Al-Mn-Fe相在5083鋁合金中分布較為廣泛，尺寸在5-30μm之間，經(jīng)電解液浸泡后Al-Mn-Fe相周圍基體發(fā)生溶解。當(dāng) HCO3-濃度較低時(shí)，基體腐蝕情況比 HCO3-濃度較高時(shí)嚴(yán)重。長(zhǎng)期浸泡后Al-Mn-Fe相會(huì)從基體脫落，脫落后形成的蝕坑尺寸與實(shí)際5083鋁合金板所形成

5、的肉眼可見的蝕坑尺寸接近；未腐蝕的5083鋁合金表面為 Al2O3覆蓋，經(jīng)電解液侵蝕以后合金表面生成 AlOOH。當(dāng) HCO3-濃度較低時(shí)，合金表面鈍化膜發(fā)生活性溶解，導(dǎo)致基體裸露，腐蝕敏感性增強(qiáng)，當(dāng)HCO3-濃度較高時(shí)，Al2O3鈍化膜增多增厚，腐蝕速率降低。
　　利用掃描開爾文探針力顯微鏡（SKPFM）研究了5083鋁合金在不同濃度HCO3-下表面合金相的微區(qū)腐蝕電位。結(jié)果表明：5083鋁合金表面合金相與基體存在一定電位差，電

6、解液侵蝕以后基體及相間發(fā)生脫合金溶解，相間電位差下降。在腐蝕介質(zhì)中β相電位相對(duì)較低，充當(dāng)陽(yáng)極，優(yōu)先溶解。β相中Mg溶解后并未嵌入氧化膜中而是穿過氧化膜直接進(jìn)入電解液，與電解液中的HC O3-發(fā)生反應(yīng)，生成MgCO3；當(dāng)HCO3-濃度較高時(shí)，Al-Mn-Fe相電位略高于基體電位，而HCO3-濃度較低時(shí)，Al-Mn-Fe相電位較基體電位高很多，尤其是HCO3-濃度在90 mg·L-1時(shí) Al-Mn-Fe相與基體電位差最大；青島海域 HCO3