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海洋材料(30):剝落腐蝕與縫隙腐蝕

2016年03月14日 11:18 9110次瀏覽 來(lái)源:   分類: 新材料前沿

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  剝落(層狀)腐蝕
  剝落(層狀)腐蝕是晶間腐蝕的一種特殊形式,它沿著晶界發(fā)展,一層一層地腐蝕下去(圖1),故又稱成層腐蝕或片層腐蝕。具有晶間腐蝕的鋁合金經(jīng)過(guò)壓力加工后,晶粒呈寬而長(zhǎng)的扁平狀,在一定的條件下發(fā)生晶間腐蝕時(shí),腐蝕沿著平行于材料表面的平面呈陽(yáng)極性的晶間或晶界發(fā)展,破壞了晶粒間結(jié)合,又由于腐蝕產(chǎn)物體積大于被腐蝕金屬體積,于是形成拉應(yīng)力,使腐蝕產(chǎn)物上的金屬一層一層地向上翹起。在個(gè)別情況下,1.3mm厚的板材發(fā)生剝落腐蝕時(shí)的脹大厚度可達(dá)25mm。
  1XXX系合金、3XXX系合金材料在任何狀態(tài)下即使在海水中也不產(chǎn)生剝落腐蝕。高度冷變形的5XXX系合金厚板、冷加工量的2XXX系合金薄板與7XXX系合金薄板都會(huì)發(fā)生剝落腐蝕,在海洋環(huán)境中尤甚,可是方向性不強(qiáng)的厚度≥50mm的厚板則無(wú)剝落腐蝕。過(guò)時(shí)效處理能有效地控制7XXX系超硬鋁材料的剝落腐蝕。
  防止或減緩剝落腐蝕(晶間腐蝕)的措施:
  選用抗晶間腐蝕強(qiáng)或無(wú)的鋁合金;
  確定最佳的加工工藝;
  選擇合適的熱處理與人工時(shí)效規(guī)范,如過(guò)時(shí)效處理;
  在確定焊接、膠接與銑削工藝時(shí),不在容易產(chǎn)生晶間腐蝕和剝落腐蝕的溫度下處理等。
  Al-Cu-Mg(2XXX系)合金發(fā)生剝落腐蝕的情況最多,Al-Mg(5XXX系)合金、Al-Mg-Si(6XXX系)合金和Al-Zn-Mg(7XXX系)合金也時(shí)有發(fā)生。
  縫隙腐蝕
  縫隙腐蝕是發(fā)生在兩個(gè)金屬表面之間或金屬與非金屬表面或沉積物之間的縫隙內(nèi)的一種強(qiáng)烈的局部腐蝕,船舶艦艇與海洋設(shè)施最易發(fā)生這種腐蝕。產(chǎn)生縫隙腐蝕的縫隙必須寬到液體能流入,但又必須窄到能維持少量靜滯溶液??p隙腐蝕進(jìn)行時(shí),縫外金屬很少腐蝕,甚至不發(fā)生腐蝕??p隙在縱深處形成與發(fā)展,破壞性特大。縫隙寬度>25μm時(shí),腐蝕速度顯著下降。1XXX系合金、3XXX系合金、5XXX系合金的縫隙腐蝕比2XXX系合金、7XXX系合金的輕得多。
  圖2是海水浸入鋁板工件接縫,造成縫隙腐蝕,使鉚釘脫落,結(jié)構(gòu)破壞。中國(guó)有一艘鋁合金艇,由于海水濺入艙內(nèi),流入外板與骨架縫隙內(nèi)而產(chǎn)生嚴(yán)重的縫隙腐蝕,腐蝕產(chǎn)生氫氧化鋁的膨脹力使外板鼓起,形似蚌殼(圖3)。

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  水翼艇輔助水翼鋼支架復(fù)板貼合在鋁合金外板上,如貼合面不嚴(yán)密,鋁板特易腐蝕。高速鋁合金艇艉軸架支承處呈凹狀,軸架頂板嵌于其中,接蝕往往不其嚴(yán)密,經(jīng)常觀察到凹坑邊緣有嚴(yán)重腐蝕。
  在鋁件上涂覆防腐層或鍍一層錫、銀、金或進(jìn)行磷化處理后,往往在鋁表面上觀察到絲狀腐蝕,這是一種特殊的縫隙腐蝕。絲狀腐蝕是一種特殊的腐蝕類型,在透明漆膜下面,腐蝕產(chǎn)物印跡呈網(wǎng)絡(luò)狀。在裱紙鋁箔表面也發(fā)現(xiàn)絲狀腐蝕,影響這種腐蝕最重要的因素是大氣相對(duì)濕度,長(zhǎng)期停放于潮濕洞中的飛機(jī)蒙皮漆膜下也常常發(fā)生絲狀腐蝕,盡管這種腐蝕對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無(wú)影響,但是有損外觀。利用低透水率涂層可防絲狀腐蝕。
  防止或減緩縫隙措施如下:
  以膠接或?qū)复驺T接、螺接;
  不用吸濕性的墊片或填料;
  設(shè)計(jì)時(shí)力避窄縫結(jié)構(gòu)和滯流區(qū),使水分或污染物排泄順暢;
  采用帶有緩蝕劑的材料密封縫隙或采用濕裝配;
  采用連續(xù)焊,并且保證完全焊透,最好采用自動(dòng)摩擦攪拌焊(FSW)。
  

責(zé)任編輯:淮金

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