铝合金管耐氯化钠盐雾腐蚀性研究

李俊歧，庄宜德，冯振国，王小拢（.河南机电高等专科学校，河南 新乡 453003；.郑州外国语新枫杨学校，河南 郑州 450000）



铝合金管耐氯化钠盐雾腐蚀性研究

李俊歧1，庄宜德2，冯振国1，王小拢1
（1.河南机电高等专科学校，河南 新乡 453003；2.郑州外国语新枫杨学校，河南 郑州 450000）

摘要：铝合金管在空调行业得到了广泛应用，因此了解其耐腐蚀性是有必要的。文章通过氯化钠盐雾腐蚀试验，研究了1060、1100、和3003不同牌号铝合金管的耐蚀性能，结果发现1060牌号抗腐蚀性能最好，3003最差。

关键词：盐雾试验；腐蚀原理；腐蚀性；铝合金；力学性能

空调器的连接管绝大部分都是采用铜管，而在冰箱、汽车空调等制冷领域，则广泛使用铝合金管（以下简称铝管）。铝管在空气和水分的作用下，会发生电化学腐蚀，尤其是在沿海地区，由于空气中的水分和盐分含量高，铝管容易发生点腐蚀，形成腐蚀损伤，造成材料疲劳性能下降, 从而造成机器泄露，甚至报废。盐雾试验是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核金属材料耐腐蚀性能的环境试验。

1　试验

1.1试验标准及条件

标准：SWAAT试验(ASTM G85-98 改良后盐雾试验的标准操作规程及其附录A3 合成海水酸化循环试验)。

试验条件：溶液（5％NaCl水溶液，PH为2.8-3.0）；

试验箱温度35℃，鼓泡塔温度47℃；

盐雾收集量：1-2ml/80cm2·h；

压缩空气压力：120KPa；

环境循环：90分钟浸泡在相对湿度高于98％的环境下，然后喷洒盐雾30分钟。

1.2试验设备

试验设备用美国Q-FOG循环腐蚀试验机，型号：CCT1100

本试验机在操作时，通过程序设置控制，可以进行四种暴露环境的反复循环更迭：喷雾、干燥、100％湿度和居住条件。

本试验标准要求100％湿度、喷雾两个功能循环。

1.3试验方案

试验时间定为500小时，每2个小时为1个循环，每个循环：90分钟浸泡在相对湿度高于98％的环境下，然后喷洒盐雾30分钟。每种铝管至少放置3根（400mm/根），在试验进行到时间约为260h、400h、500h时，分别取出观察外表面，并做抗拉强度和伸长率测试、分析。

1.4试样及化学成分

试样采用1060、1100、3003等三种不同合金牌号、规格为F7x0.8的挤压铝管，其化学成分如表1：

表1　三种铝合金牌号的化学成分（％）

1.5溶液配置要求

每95克去离子水中溶解5克氯化钠（氯化钠应不含镍和铜元素，含有的干燥剂成分不应大于氯化钠总量的0.1％），溶液浓度为5％NaCl。每升溶液添加10ml醋酸合成海盐溶液，调节盐溶液的PH值，使之在2.8-3.0之间。

1.6盐雾腐蚀原理

腐蚀是材料或其性能在环境的作用下引起的破坏或变质。盐雾对金属材料的腐蚀，主要是导电的盐溶液渗入金属内部发生电化学反应，形成“低电位金属－电解质溶液－高电位杂质”微电池系统，发生电子转移，作为阳极的金属出现溶解，形成新的化合物即腐蚀物。盐雾腐蚀破坏过程中起主要作用的是氯离子，氯离子的半径很小，只有1.81× 10-10m。它具有很强的穿透本领，容易穿透金属氧化层进入金属内部，破坏金属的钝态。同时，氯离子具有一定的水合能，容易被吸附在金属表面的孔隙、裂隙等部位，取代保护金属的氧化层中的氧，使金属受到进一步的破坏。

阳极：金属(Mc)失去电子而变成金属阳离子，并以水化离子的形式进入溶液，同时把相当的电子留在金属中：Mc+nH2O→Mcx+ · nH2O+xe

阴极：留在金属中的剩余电子，被氧去极化，还原并吸收电子，成为氢氧根离子：O2+2H2O+4e →4OH-

电解液：氯化钠是一种强电解质，极易吸潮，在水中完全电离，离解成钠离子和氯离子。部分氯离子、金属离子和氢氧根离子反应成金属腐蚀物：2Mcx+ +xCL- +xOH-→McClx·Mc(OH) x

1.7试验过程与现象分析

三种不同铝合金管分别在266h、409h、506h时取样检测，其力学性能中的抗拉强度、伸长率变化如表2。

表2　腐蚀前后力学性能对比

266h时，取出试验1060、1100、3003铝管，试样均未泄漏，经测试，铝管试样抗拉强度变化较小，伸长率下降明显（数据如表2所示）；而1100试样与3003试样表面的腐蚀面积接近，但1100试样表面出现裂纹(如图1)，而3003试样表面出现凹坑(如图2)；1060试样表面腐蚀不明显。266h时，其抗腐蚀性能优劣：1060>1100>3003。

图1　266h时1100腐蚀情况（裂纹）

图2　266h时3003腐蚀情况（凹坑）

409h时，取出试验1060、1100、3003铝管，经测试，试样抗拉强度变化较小，伸长率持续下降（数据如表2所示）；3003试样出现一处泄漏（如图3），管整体表面凹坑深而且多（如图4）；1100试样未泄漏，但其表面也出现少许凹坑，整体裂纹较多（如图5）；1060试样未泄漏，其表面腐蚀比较均匀（如图6）。409h时，抗腐蚀性能优劣：1060>1100>3003。步下降（数据如表2所示）；1060试样仍未泄漏，其表面腐蚀比较均匀，未发现凹坑(如图7)；1100试样 与3003试样均出现两处泄漏点；3003试样 表面腐蚀比1100试样 严重，表现为3003试样表面腐蚀凹坑直径和深度都比1100试样的大(如图8，9)。506h时，抗腐蚀性能优劣：1060>1100>3003。

图3　409h时3003泄漏点

图4　409h时3003腐蚀情况（凹坑）

图5　409h时1100腐蚀情况（裂纹与凹坑）

图6　409h时1060腐蚀情况（表面均匀）

图7　506h时1060腐蚀情况（表面均匀）

图8　506h时1100腐蚀情况（凹坑与裂纹）

图9　506h时3003腐蚀情况（凹坑）

2　盐雾试验影响因素分析

温度：试验温度越高盐雾腐蚀速度越快。国际电工委员会IEC60355：1971《AN APPRAISAL OF THE PROBLEMS OF ACCELERATED TESTING FOR ATMOSPHERIC CORROSION》标准指出：“温度每升高10℃，腐蚀速度提高2～3倍，电解质的导电率增加10％～20％”。这是因为温度升高，分子运动加剧，化学反应速度加快的结果。

湿度：金属腐蚀的临界相对湿度大约为70％。当相对湿度达到或超过这个临界湿度时，盐将潮解而形成导电性能良好的电解液。当相对湿度降低，盐溶液浓度将增加直至析出结晶盐，腐蚀速度相应降低。

其它因素：氯化钠纯度、水的纯度、溶液PH值、喷雾均匀性等均不同程度影响金属材料的耐腐蚀性能。

3　结论

本文针对1060、1100、3003等三种不同铝合金铝管，通过在合成海水酸化环境循环试验（90分钟浸泡在相对湿度高于98％的环境下，然后喷洒盐雾30分钟）时间分别为266h、409h、506h时的力学性能和抗腐蚀性能结果如下：

（1）力学性能随腐蚀时间增加，抗拉强度变化较小，但伸长率逐步下降。266h，抗拉强度变化较小，伸长率下降明显；499h，抗拉强度变化较小，伸长率持续下降；506h，抗拉强度变化较小，伸长率进一步下降；

（2）抗腐蚀性能优劣：1060>1100>3003。1060牌号抗腐蚀性能最好，3003最差。

（责任编辑 吕春红）

参考文献：

[1]文邦伟,李继红.铝及铝合金在热带海洋地区大气腐蚀[J].表面技术,2004(6).

[2]苏艳.7B04高强铝合金与防护涂层在海洋大气环境中的腐蚀行为[D].重庆大学,2011

[3]罗兰,王一临.盐雾试验方法探讨[J].装备环境工程,2011(4).

[4]于美,董宇,王瑞阳,等.23Co14Ni12Cr3Mo超高强钢在模拟海水环境中的腐蚀行为[J].材料工程,2012(1).

[5]闫凯,宋庆军,李秀娟,等.盐雾腐蚀及其试验中需要注意的几个问题分析[J].环境技术,2013(4).

Aluminum Alloy Tube Sodium Chloride Salt Fog Corrosion Research

LI Jun-qi，et al
(Henan Mechanical and Electrical Engineering College, Xinxiang 453003, China)

Abstract:Aluminum alloy tube has been widely used in air conditioning industry，its corrosion resistance is necessary。Through sodium chloride salt spray corrosion test, study and understand the 1060、1100、3003 different corrosion resistance of aluminum alloy tube.

Key words:salt spray test; corrosion principle; corrosion resistance;aluminum alloy; mechanical property

中图分类号：TG146

文献标识码：A

文章编号：1008-2093(2016)01-0008-04

收稿日期：2015-11-23

作者简介：李俊歧（1970―），男，河南新乡人，工程师，主要从事金属材料应用研究。