海洋材料(30):剥落腐蚀与缝隙腐蚀

2016年03月14日 11:18 8402次浏览 来源:   分类: 新材料前沿

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  剥落(层状)腐蚀
  剥落(层状)腐蚀是晶间腐蚀的一种特殊形式,它沿着晶界发展,一层一层地腐蚀下去(图1),故又称成层腐蚀或片层腐蚀。具有晶间腐蚀的铝合金经过压力加工后,晶粒呈宽而长的扁平状,在一定的条件下发生晶间腐蚀时,腐蚀沿着平行于材料表面的平面呈阳极性的晶间或晶界发展,破坏了晶粒间结合,又由于腐蚀产物体积大于被腐蚀金属体积,于是形成拉应力,使腐蚀产物上的金属一层一层地向上翘起。在个别情况下,1.3mm厚的板材发生剥落腐蚀时的胀大厚度可达25mm。
  1XXX系合金、3XXX系合金材料在任何状态下即使在海水中也不产生剥落腐蚀。高度冷变形的5XXX系合金厚板、冷加工量的2XXX系合金薄板与7XXX系合金薄板都会发生剥落腐蚀,在海洋环境中尤甚,可是方向性不强的厚度≥50mm的厚板则无剥落腐蚀。过时效处理能有效地控制7XXX系超硬铝材料的剥落腐蚀。
  防止或减缓剥落腐蚀(晶间腐蚀)的措施:
  选用抗晶间腐蚀强或无的铝合金;
  确定最佳的加工工艺;
  选择合适的热处理与人工时效规范,如过时效处理;
  在确定焊接、胶接与铣削工艺时,不在容易产生晶间腐蚀和剥落腐蚀的温度下处理等。
  Al-Cu-Mg(2XXX系)合金发生剥落腐蚀的情况最多,Al-Mg(5XXX系)合金、Al-Mg-Si(6XXX系)合金和Al-Zn-Mg(7XXX系)合金也时有发生。
  缝隙腐蚀
  缝隙腐蚀是发生在两个金属表面之间或金属与非金属表面或沉积物之间的缝隙内的一种强烈的局部腐蚀,船舶舰艇与海洋设施最易发生这种腐蚀。产生缝隙腐蚀的缝隙必须宽到液体能流入,但又必须窄到能维持少量静滞溶液。缝隙腐蚀进行时,缝外金属很少腐蚀,甚至不发生腐蚀。缝隙在纵深处形成与发展,破坏性特大。缝隙宽度>25μm时,腐蚀速度显着下降。1XXX系合金、3XXX系合金、5XXX系合金的缝隙腐蚀比2XXX系合金、7XXX系合金的轻得多。
  图2是海水浸入铝板工件接缝,造成缝隙腐蚀,使铆钉脱落,结构破坏。中国有一艘铝合金艇,由于海水溅入舱内,流入外板与骨架缝隙内而产生严重的缝隙腐蚀,腐蚀产生氢氧化铝的膨胀力使外板鼓起,形似蚌壳(图3)。

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  水翼艇辅助水翼钢支架复板贴合在铝合金外板上,如贴合面不严密,铝板特易腐蚀。高速铝合金艇艉轴架支承处呈凹状,轴架顶板嵌于其中,接蚀往往不其严密,经常观察到凹坑边缘有严重腐蚀。
  在铝件上涂覆防腐层或镀一层锡、银、金或进行磷化处理后,往往在铝表面上观察到丝状腐蚀,这是一种特殊的缝隙腐蚀。丝状腐蚀是一种特殊的腐蚀类型,在透明漆膜下面,腐蚀产物印迹呈网络状。在裱纸铝箔表面也发现丝状腐蚀,影响这种腐蚀最重要的因素是大气相对湿度,长期停放于潮湿洞中的飞机蒙皮漆膜下也常常发生丝状腐蚀,尽管这种腐蚀对结构强度无影响,但是有损外观。利用低透水率涂层可防丝状腐蚀。
  防止或减缓缝隙措施如下:
  以胶接或对焊代替铆接、螺接;
  不用吸湿性的垫片或填料;
  设计时力避窄缝结构和滞流区,使水分或污染物排泄顺畅;
  采用带有缓蚀剂的材料密封缝隙或采用湿装配;
  采用连续焊,并且保证完全焊透,最好采用自动摩擦搅拌焊(FSW)。
  

责任编辑:淮金

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