2A50铝合金在含有较低氯离子浓度溶液中的腐蚀性能研究

冯一可

【摘 要】在含有卤素离子的溶液中2A50铝合金易发生腐蚀，具有明显的局部腐蚀倾向。在某些特殊用途的、仅含有较低水平氯离子浓度（不高于50mg/L）的溶液中，对2A50铝合金的耐晶间腐蚀和应力腐蚀的能力进行了考察。通过试验可发现，即使是在含有较低Cl-浓度的溶液中，2A50铝合金依然表现出明显的晶间腐蚀和应力腐蚀倾向。在短时间内腐蚀形貌以点蚀和晶间腐蚀为主，但随着时间的延长和加载应力的逐步增大，2A50铝合金开始出现典型的应力腐蚀开裂形貌。

【关键字】铝合金;氯离子浓度;晶间腐蚀;应力腐蚀

中图分类号： TG172.3文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）17-0104-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.17.049

Research of Corrosion Resistance for Aluminum Alloy 2A50 in Solution with Lower Concentration of Chloride Ion

FENG Yi-ke

（Research Institute of Physical and Chemical Engineering of Nuclear Industry， Tianjin 300180， China）

【Abstract】Aluminum alloy has local corrosion tendency which corrosion behavior is easily found in solution with halide ions. This kind of aluminum alloy is studied in this paper to research its corrosion resistance， such as intergranular corrosion and stress corrosion in some special-purpose solution with lower concentration of Cl-. And obvious corrosion tendency of intergranular corrosion and stress corrosion of aluminum alloy 2A50 is found in solution even with very lower concentration of Cl-. In short cycles pitting and intergranular corrosion are easily found while the failure style mainly is stress corrosion cracking with time going and external stress increasing. Keywords： equipment failure; intergranular corrosion; stress corrosion.

【Key words】Aluminum alloy; The concentration of Cl-; Intergranular corrosion; Stress corrosion

2A50合金是高强度锻铝，在热态下具有很高的可塑性，易于锻造、冲压，可以热处理强化，在淬火及人工时效后的强度与硬铝相似，机加工性能较好，但有挤压效应，故纵向和横向性能有所差异，耐全面腐蚀性能较好，但有局部腐蚀的倾向。本次研究针对某些特殊的使用条件，对2A50铝合金处于Cl-浓度较低水平的溶液时所表现出的耐晶间腐蚀和应力腐蚀的性能予以考察。

1 试验方案

1.1 试验溶液的配置

在试验过程中，通过蒸馏水配置了以下3种含有Cl-的溶液，分别为：Cl-浓度约0.5mg/L、5mg/L和50mg/L。

1.2 试样的选取

试样取某厂加工生产的2A50铝合金模锻件。

1.3 试样的制备

晶间腐蚀试验的试样采用尺寸为40mm×25mm×10mm的试块，在样品的制备上比较简单。

应力腐蚀试验的试样在制备上按照GB/T 22640-2008《铝合金加工产品的环形试样应力腐蚀试验方法》规定的方法在2A50铝合金模锻件上取C型环样。设计C环试样的外径为30mm，宽度为20mm，厚度为2mm。试样的主表面粗糙度不得大于0.8μm。试样不得有划痕、凹坑、毛刺等缺陷，加工过程中应避免试样产生塑性变形。为避免异种金属易发生的电偶腐蚀，螺栓和螺母同样采用2A50铝合金模锻件加工制成。

1.4 试验标准及方案

参照GB/T 7998-2005《铝合金晶间腐蚀测定方法》和HB 5255-83《铝合金晶间腐蚀及晶间腐蚀倾向的测定》，考察2A50铝合金试样在所配置的3种含有较低Cl-浓度的溶液中耐晶间腐蚀的能力，详细试验方案见表1。

按照GB/T 22640-2008《鋁合金加工产品的环形试样应力腐蚀试验方法》，考察2A50铝合金试样在所配置的3种含有较低Cl-浓度的溶液中的耐应力腐蚀的能力。

由于GB/T 22640-2008《铝合金加工产品的环形试样应力腐蚀试验方法》文中提及6005A合金施加的试验应力为纵向Rp0.2的75%，因此考虑在本试验中参照2A50铝合金原材料的Rp0.2，按其30%、50%、70%和90%来制定相应的加载应力，具体试验方案见表2。

C环的径向压缩量和加力后C环的外径可由下式求得。

2 试验结果

2.1 晶间腐蚀试验

通过晶间腐蚀试验可以发现，随着时间的延长和溶液中Cl-浓度的升高，介质2和3在试验终止时均发现了典型的晶间腐蚀网络，见图1～图3。

2.2 应力腐蚀试验

在经过不同试验周期后，部分试样肉眼即可观察到明显的应力腐蚀开裂现象。将发生应力腐蚀破坏的试样在扫描电镜下观察，可以获得典型的应力腐蚀形貌，如图4～图7所示。

3 现象分析

晶间腐蚀试验结果的共性在于，试验在未加载应力的情况下，各Cl-浓度的溶液中晶间腐蚀试样仅存在点蚀和晶间腐蚀，试样自身的残余应力尚不足以使晶间腐蚀溶液中的试样出现应力腐蚀开裂。

对铝及铝合金而言，卤素离子是引起点蚀的主要原因。Cl-的侵蚀性要高于其他卤素离子。Cl-的破坏作用主要表现在对铝及其合金氧化膜的破坏[1]。在含Cl-的溶液中，Cl-首先在铝及其合金的表面进行吸附，然后与氧化膜晶格中的Al3+或者Al（OH）3中的Al3+发生化学反应，使得氧化膜溶解、减薄，最终使铝及铝合金的基体暴露于腐蚀介质中[2]。

通过汇总后应力腐蚀开裂的形貌可以发现，发生应力腐蚀的原因并非是Cl-浓度过高或者加载应力过大的某个单一因素造成的，而是二者共同作用完成的，甚至可能是包含了二者的多因素共同作用的结果。

通过较长周期的应力腐蚀试验可以发现，4000小时后由2A50铝合金制成的C环试样同时存在点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等多种局部腐蚀形态，在不同Cl-浓度的溶液中，试样所表现出的耐腐蚀性并不完全相同。但随着试验时间的延长和应力的逐步增大，C环试样更多的出现狭长裂纹。

4 结论

对于已经完成的2A50铝合金的晶间腐蚀试验和C環应力腐蚀试验，可以得出以下结论：

（1）在含有较低Cl-浓度的溶液中，2A50铝合金依然表现出明显的晶间腐蚀敏感性和应力腐蚀敏感性;

（2）在含有较低Cl-浓度的溶液中，短时间内2A50铝合金的局部腐蚀主要表现为点蚀和晶间腐蚀。随着时间的延长和加载应力的逐步增大，铝合金开始出现典型的应力腐蚀开裂形貌。

【参考文献】

[1]天华化工机械及自动化研究设计院主编，腐蚀与防护手册，化学工业出版社，2009.

[2]张琦，李荻.2091-T651铝锂合金晶间腐蚀电化学机理.