不同温度下铸造铝合金的盐水腐蚀性能分析

陈林 石伟和 覃铭（百色学院 材料科学与工程学院，广西百色533000）

不同温度下铸造铝合金的盐水腐蚀性能分析

陈林 石伟和 覃铭（百色学院 材料科学与工程学院，广西百色533000）

铝合金具有密度小、热膨胀系数低、比强度高、耐腐蚀性好、易于加工的特点，但铝合金在有氯离子的环境下容易发生腐蚀［1］。Al属于特殊的两性金属，与酸碱均能反应，即使在水中也能发生氧化反应，有研究［2］指出铝合金在水中发生的缓慢腐蚀就是属于吸氧腐蚀，其总反应过程如下所示：

4Al+3H2O+3O2→2Al（OH）3+Al2O3

铝合金氧化膜的主要是由氧化铝或水合氧化铝组成，这样的氧化膜恰好具有两性特性，能被强酸腐蚀，也能被强碱腐蚀［3］。A356.2型铸造铝合金主要用于制造汽车轮毂［4］。轮毂是支撑轮胎的部分，长期暴露于大气环境中，易受到腐蚀性气体的腐蚀。徐火平等［5～8］研究发现铝合金在不同腐蚀溶液中点腐蚀与其暴露面积的关系。研究A356.2型铸造铝合金在不同温度盐水中的腐蚀行为，为铝合金汽车轮毂的防腐蚀保养提供参考。

1　试验

试验以A356.2铸造铝合金为对象，其化学成分如下表1所示。A356.2铸造铝合金上切割成20 mm×10 mm×6 mm规格的小块，试样均用砂纸打磨抛光，获得表面光亮的试样。将试样清洗干净后，编号A1～A12。全部试样均使用50g/L的NaOH溶液除油，使用蒸馏水清洗后放入3%硝酸溶液中清洗3～5分钟，用蒸馏水再次清洗干净后，将试样放入干燥箱内干燥，使用万分之一电子天平称量干燥后试样质量m。

表1　A356.2铝合金的化学成分（w%）

每个烧杯均注入50 ml的3.5%NaCl溶液，用细线把试样绑好完全浸在溶液中但不接触烧杯。将全部试验试样按次序分成四组，将四组试样分别置于水温为25℃、30℃、35℃和40℃的水浴锅。48小时后取出试样，取H3PO450 ml、CrO320 g和蒸馏水配成1000 ml溶液，加热至约80℃，将取出的样品在上述溶液中浸泡10 min，用超声波清洗10 min，再用蒸馏水清洗，干燥，称重m1，腐蚀速率表征计算公式如下［9］：

式中：R为腐蚀速率，mm/a；m为浸泡前试样重量，g；m1为浸泡后试样重量，g；S为试样总面积，cm2；T为浸泡时间，h；D为铝合金密度，kg/m3。

2　结果分析与讨论

浸泡48 h前后试样的质量变化和腐蚀速率如表2所示：

表2　试样的质量变化和腐蚀速率

表2样品腐蚀质量损失均在0.0001～0.0004 g，说明腐蚀程度都很轻微。首先，试验温度范围25℃～40℃不高，3.5%NaCl溶液为中性的盐溶液，腐蚀铝合金的氯离子半径极小，可以侵入铝合金表面的氧化膜并破坏其结构，使得铝合金基体暴露出来，在盐溶液中发生缓慢的电化学腐蚀；其次，NaCl溶液浓度高，氧含量相对较少，会减弱铝合金在溶液中的电化学反应，从而影响腐蚀效果；其三，浸泡时间较短只有48 h。如图1试样在不同温度下的平均腐蚀速率曲线。

从图1中可以看出，腐蚀速率最开始是随温度的升高而逐渐加快，当超过临界温度35℃后腐蚀反而变慢，这说明铸造铝合金在盐水中的腐蚀并不是完全与温度变化正相关。

图1　平均腐蚀速率R与温度T的关系曲线

3　结语

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

从上述试验过程和结果的分析讨论中，得出的主要结论如下：

（1）在3.5%NaCl溶液中A356.2铸造铝合金试样在低于35℃时其平均腐蚀速率随温度正相关变化，而在高于临界温度35℃后其腐蚀速率反而是降低的。

（2）在整个试验过程中铝合金的实际腐蚀还是处于较低的水平，说明铝合金的腐蚀类型还处于点蚀阶段。

［1］冯海涛，李涛，李晓刚，等.Cl～含量对2A12铝合金腐蚀行为的影响［J］.内蒙古科技大学学报，2010，29（2）：136～140.

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［3］王玉瑛，李宏运.铝合金PAA氧化膜的形成、形貌和化学成分［C］//第一届工程材料表面及界面学术研讨会.1994：45～47.

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［9］冯先锋.盐水环境下2024～T351铝合金的腐蚀疲劳强度研究［D］.浙江大学，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）

通过对样品A356.2铸造铝合金进行金相拍照分析其表面微观结构，在实验室条件下，采用经典的失重法对试验样品进行测量和计算，四组试验温度分别为25℃、30℃、35℃、40℃，在3.5%NaCl溶液完全浸没48h的条件下，失重数据结果表明该型号铝合金腐蚀程度随着温度改变存在一个临界温度。

铸造铝合金；腐蚀性能；盐水腐蚀；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广西高校科学技术研究重点项目（ZD2014134）；百色学院一般项目（2015KBN04）；2015年地方高校国家级大学生创新创业训练计划项目（201510609004）。

陈林（1987-），男，湖南新邵人，硕士，主要研究方向高性能铝合金材料。