鋁合金腐蝕的基本類(lèi)型

鋁合金的腐蝕從形式上可分為兩大類(lèi):均勻腐蝕和局部腐蝕。鋁在苛性堿或高溫不含鹵素離子的無(wú)機(jī)酸溶液中，由于氧化膜的迅速溶解，發(fā)生均勻腐蝕，在整個(gè)過(guò)程中可認(rèn)為溶解速度是均勻的。溶液溫度撼篙〕N溶質(zhì)濃度提高，都會(huì)加速鋁的腐蝕。局部腐蝕又分為點(diǎn)蝕、晶間腐蝕、剝蝕和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂等。本節(jié)主要討論鋁的點(diǎn)蝕和晶間腐蝕。
一、點(diǎn)蝕
鋁表面某些部位被腐蝕成一些小孔，這些孔可以是盲孔也可以是穿孔，這種現(xiàn)象稱(chēng)為點(diǎn)蝕，又稱(chēng)孔蝕。能被肉眼所見(jiàn)、點(diǎn)蝕直徑大于點(diǎn)蝕深度時(shí)，也可稱(chēng)之為坑蝕，更大的點(diǎn)蝕就是蝕斑。
點(diǎn)蝕是發(fā)生在鋁合金表面的一種普遍現(xiàn)象。弱酸環(huán)境，特別是有鹵素離子存在的情況下更易發(fā)生點(diǎn)蝕。
對(duì)于材料保護(hù)點(diǎn)蝕是天敵，會(huì)造成大量材料報(bào)廢。發(fā)生在結(jié)構(gòu)件中的大量深度點(diǎn)蝕，會(huì)嚴(yán)重破壞材料強(qiáng)度而造成嚴(yán)重后果。所以從材料保護(hù)的角度出發(fā)，必需最大程度地減少鋁合金點(diǎn)蝕行為的發(fā)生。而本書(shū)則將點(diǎn)蝕作為紋理蝕刻的重要途徑，主要研究受控點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕分布越均勻紋理效果越好，點(diǎn)蝕越深紋理粗糙度越大，這也是紋理蝕刻所要達(dá)到的效果。從這個(gè)意義上講，對(duì)鋁合金表面紋理蝕刻的研究其實(shí)就是對(duì)點(diǎn)蝕的研究，說(shuō)得更確切些是對(duì)鋁合金表面受控點(diǎn)蝕的研究。在鋁合金表面一旦完成所需紋理蝕刻效果后，接下來(lái)要做的還是怎樣做到對(duì)鋁合金表面的保護(hù)處理，從而抑制或消除點(diǎn)蝕和其他腐蝕行為耀生。
點(diǎn)蝕對(duì)本書(shū)所討論的鋁合金表面紋理蝕刻的成因很重要，特別是對(duì)粗糙度較大的紋理蝕刻更為重要。可以說(shuō)要研究鋁合金的化學(xué)紋理蝕刻，就必需首先研究鋁合金點(diǎn)蝕的形成機(jī)理，至少也應(yīng)對(duì)點(diǎn)蝕的形成有深人了解。這也是研究鋁合金化學(xué)紋理蝕刻的理論基礎(chǔ)。
鋁合金點(diǎn)蝕的形成機(jī)理比較復(fù)雜，普遍認(rèn)為主要是由電化學(xué)因素和表面結(jié)構(gòu)不均勻因素所致。下面對(duì)這兩方面進(jìn)行深人討論。
I.點(diǎn)蝕機(jī)理及影響點(diǎn)蝕的主要因素
點(diǎn)蝕形成的機(jī)理及影響點(diǎn)蝕的因素比較復(fù)雜，不同型號(hào)的合金材料，在不同電解質(zhì)溶液中的表現(xiàn)也不盡相同，在此主要討論對(duì)紋理蝕刻有較大影響的相關(guān)機(jī)理和因素。
(1)點(diǎn)蝕機(jī)理點(diǎn)蝕主要由電解質(zhì)溶液引起的電化學(xué)因素和由鋁合金材料本身特征引起的表面結(jié)構(gòu)不均勻因素所致。

①電化學(xué)因素。當(dāng)鋁合金浸人電解質(zhì)溶液中時(shí)，鋁合金表面由于特定活化陰離子(如C1一等)的存在，促進(jìn)了陽(yáng)極反應(yīng)的發(fā)生;而氧化劑的存在和具有低極化性能的有效陰極面積則促進(jìn)陰極反應(yīng)。此時(shí)，只要腐蝕電位達(dá)到或超過(guò)某一臨界值(即點(diǎn)蝕電位)，就可能擊穿表面膜而導(dǎo)致點(diǎn)蝕的產(chǎn)生。點(diǎn)蝕電位低于過(guò)鈍化電位，則位于金屬的鈍化區(qū)

若點(diǎn)蝕是由活化陰離子(特別是Cl)吸附在表面膜中的某些缺陷處所引起，一旦達(dá)到點(diǎn)蝕電位，其表面氧化膜最薄弱部分的電場(chǎng)強(qiáng)度將增高，抓化物陰離子從而得以穿透薄膜，形成氧化物一氧化物。隨后氧化膜發(fā)生局部溶解立即形成點(diǎn)蝕源。由此可見(jiàn)，點(diǎn)蝕電位反映了表面鈍化膜被擊穿的難易程度。
②表面結(jié)構(gòu)的不均勻因素。金屬材料表面結(jié)構(gòu)的不均勻性使表面膜某些部位較為薄弱，成為容易形成點(diǎn)蝕的中心。這些表面不均勻性包括晶界、夾雜物，位錯(cuò)等表面缺陷。在金屬表面露頭的位錯(cuò)也是產(chǎn)生點(diǎn)蝕的敏感部位。如金屬冷加工可增加位錯(cuò)密度，使點(diǎn)蝕的敏感性增加。金屬膜層的這些敏感部位將首先溶解，露出無(wú)鈍化膜層的新鮮金屬。溶液中腐蝕性離子迅速吸附在裸露金
屬表面，從而形成點(diǎn)蝕源。
(2)影響點(diǎn)蝕的主要因素對(duì)于紋理蝕刻而言，當(dāng)鋁合金材料一定的情況下，影響點(diǎn)蝕的主要因素有以下幾個(gè)方面。
①溶液成分的影響。實(shí)踐表明，在含C1一的電解質(zhì)溶液中最易引起點(diǎn)蝕。其點(diǎn)蝕電位與電解質(zhì)溶液中C1一濃度、pH值及溫度等都有很大關(guān)系。當(dāng)電解質(zhì)溶液中Cl一濃度增加時(shí)，點(diǎn)蝕電位向負(fù)方向移動(dòng);而當(dāng)pH值降低及溫度升高時(shí)，點(diǎn)蝕電位亦向負(fù)方向移動(dòng)。也就是說(shuō)以上因素都可增加點(diǎn)蝕發(fā)生的敏感性。

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