防止铝腐蚀:长效耐用的实证策略
铝对氧亲和力极高。游离空气中铝表面氧化快速形成薄氧化铝层。此层化学惰性使铝耐腐蚀。但特定条件下膜层溶解,局部腐蚀随之而来。因此必须了解导致铝腐蚀的深层因素。
下文详述铝腐蚀发生的多种方式及最佳预防措施。
铝腐蚀的不同类型
铝腐蚀因暴露环境或添加改性元素不同而异。以下简述最常见铝腐蚀类型:
敏化腐蚀
常向铝添加镁提高力学强度延展性。但制造中过量添加镁(>3%)导致晶间腐蚀和剥层腐蚀,即敏化。铝暴露高温时,镁迁移至晶界致晶间腐蚀亦会发生。
电化学腐蚀
电化学环境下,化学电位不同的两金属因形成闭合回路发生离子交换。铝与钢铜等高贵金属在高盐湿环境共存时常见,导致铝氧化。作为贱金属铝发生氧化反应,伴随金属发生还原反应。铝板交叉区域出现白色斑块确认其存在。
点蚀
保护表面磨损后铝小区域暴露于腐蚀环境引发点蚀。随时间金属表面因厚度损失形成小坑。但仅极潮湿盐环境(如海水)发生几率增大。
隙腐蚀
隙腐蚀为随时间在各种原因形成的缝隙中滞留电化学浓度发展的局部过程。例如铝板与钢螺栓微小缝隙可启动过程。缝隙积聚盐水沉淀铝,溶液提高缝隙pH值加速腐蚀速率。因缝隙可能源于非预期设计失误和低牌号合金,合格专家必做设计前质量检查。
如何避免铝腐蚀
为避免腐蚀保持工业应用铝完整性,须实施下述方法。
采购前测试合金
为确定拟采购铝合金耐腐蚀性,可要求供应商执行标准测试:
- NAMLT(硝酸质量损失测试)
- ASSET(剥层腐蚀敏感性目视评估)
NAMLT测试5xxx系列合金晶间耐腐蚀性,测定浓硝酸下试样单位面积质量损失。ASSET可靠预测剥层腐蚀行为,标准四化学品混合液中65±1°C放置24小时后目视检查确定敏感性。
复合补丁应用
复合补丁修复强烈推荐用于有效解决航空航海工业应力相关裂纹。复合膜或膏涂覆难焊裂纹闭合间隙。是昂贵部件更换的高性价比替代。但必须谨慎选择粘接方案以保结构完整性和性能。
避免电化学接触
电化学腐蚀依赖闭合电路,最简单规避是在耦合点引入适当绝缘断路。视应用区域环境挑战可用衬套、垫圈、垫片、涂层。
使用腐蚀预测软件
工业可充分利用先进腐蚀预测软件研究不同合金腐蚀敏感性。预测为阈值温度和氯离子浓度函数。此类应用对预测合金应用极限避免点蚀、隙腐蚀、应力腐蚀极有用。
使用高牌号合金
非所有铝生产继承同等耐腐蚀性。知晓特定应用用哪款铝可避免未来麻烦。5xxx和6xxx系列铝合金在盐水环境显示最佳耐腐蚀性,兼具中高强度与优异耐腐蚀性。
下表列出备受追捧铝合金及其耐腐蚀等级:
| 铝合金系列 | 耐腐蚀等级 |
| 1100 | 优异 |
| 3003 | 良好 |
| 5052 | 优异 |
| 6061 | 优异 |
| 6063 | 良好 |
| 7075 | 一般 |
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