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铝合金材料的耐蚀性研究随着科学技术的不断发展和进步，各种各样的材料开始被广泛应用于人们的生活和工作中。
其中铝合金材料具有重要的地位，因为它们具有重量轻、强度高、耐腐蚀和良好的加工性等优点。
铝合金材料已在航空、汽车、电子、建筑等领域得到广泛应用。
而这些应用都需要铝合金材料具有良好的耐蚀性。
铝合金材料的耐蚀性是其在使用过程中具有的重要性能之一。
耐蚀性对于材料的使用寿命、可靠性和经济效益都有着重要的影响。
然而，铝合金材料的腐蚀是一个复杂的过程，与环境因素、制造工艺和材料本身的结构等因素密切相关。
因此，研究铝合金材料的耐蚀性是目前材料科学研究的热点之一。
一、铝合金材料的腐蚀原理铝合金材料的腐蚀是指铝在一定条件下被环境中的氧化物（例如水和空气中的氧）或一定的化学物质（例如酸、碱、盐等）侵蚀、氧化、腐蚀的过程。
在腐蚀过程中，铝的表面逐渐失去原有的亮光和光泽，出现氧化层和腐蚀坑。
如果不加控制，铝合金材料在外界环境下很快就会被腐蚀破坏。
铝合金材料的腐蚀过程是一个电化学反应过程。
在材料表面形成的微细缺陷和氧化层上会发生电化学反应，形成阳极、阴极和电解液三个部分。
在阳极上，铝材料被氧化成Al3+，释放出电子，同时也释放出OH-离子，形成铝氢氧化物。
在阴极上，氧化物和电解液中的氢离子会接受电子，还原成水。
这个过程伴随着电子和物质的迁移，最终导致铝合金材料表面出现氧化层和腐蚀坑。
二、影响铝合金材料耐蚀性的因素铝合金材料的耐蚀性受到多种因素的影响，包括材料本身的结构、外界环境的腐蚀性等。
下面着重介绍一些影响铝合金材料耐蚀性的主要因素：1、材料成分和组织结构：铝合金材料的成分和组织结构对其耐蚀性有着重要的影响。
通常来说，铝合金中硬度越高的物质越难于腐蚀，例如硬度高的铝合金中所含的熔点高的元素（如铜、锌等）会形成细小的均匀分布的微粒，稳定住合金晶格，从而提高了合金的耐蚀性。
而且，铝合金材料的组织结构对其耐蚀性也有重要影响，如加工硬化处理后的铝合金材料耐腐蚀性能会有所提升。
一、铝及铝合金的基本性质纯铝呈银白色，因其在潮湿的空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜，能阻止其进一步氧化从而具有一定抗蚀性。
铝相对密度2.7g/cm3，熔点660℃，沸点2327℃；面心立方体结构，故而有很高的塑性，易于加工，可制作成各种型材、板材。
但纯铝强度比较低，难以满足使用要求。
工业上铝都是采用电解法生产的，通常会以铝为基体，加入少量金属或非金属元素，采用合金化方式制作成铝合金并运用热处理等方法，使其在保持质轻等优点的同时还具有较高的强度。
铝及其合金主要有以下优点：(1)质轻，约为钢的1/3，比强度和比刚度高；(2)塑性好，易于加工及适用于各种表面处理：(3)导热、导电性好，导热、导电率仅次于铜，约为钢铁的3～4倍；(4)良好的耐腐蚀性和低温性能。
二、铝合金分类（1）铝按其纯度分为高纯铝和工业纯铝。
纯铝的牌号用“铝”字拼音首字母“L”和其后面的编号表示。
高纯铝的牌号有L01、L02、L03、L04、L05，后面的数字越大，纯度越高，含铝量在99.85%-99.99%之间。
工业纯铝的牌号有L1、L2、L3、L4、L4-1、L5、L5-1、L6，后面的数字表示纯度，数字越大，纯度越低。
（2）铝合金一般通过其成分、组织和工艺等特点，可以将其分为铸造铝合金与变形铝合金两大类。
变形铝合金:将铝合金铸锭通过压力加工(轧制、挤压、模锻等)制成半成品或模锻件，要求有良好的塑性形变能力铸造铝合金：将熔融的铝合金直接浇铸成形状复杂的甚至是薄壁的成型件，要求合金有良好的铸造流动性。
工程上常用铝合金相图大都与上图类似，D点成分以左的合金在加热至高温时能形成单相固溶体组织，其塑性较高成为变形铝合金；于D点成分以右的合金，因含有共晶组织，液态流动性较高适用于铸造，称为铸造铝合金。
对于变形铝合金而言位于F点以左成分的合金不能进行热处理强化，称为热处理不可强化的铝合金；成分在F和D之间的铝合金，由于合金元素在铝中有溶解度的变化会析出第二相，可以通过热处理使合金强度提高，称为热处理强化铝合金。
铝合极氧化与表面处理技术第一章引论1.铝及铝合金的性能特点密度低；塑性好；易强化；导电好；耐腐蚀；易回收；可焊接；易表面处理2.简述铝合金的腐蚀性及其腐蚀形态1）腐蚀性：（1）酸性腐蚀：铝在不同的酸中有不同腐蚀行为，一般在氧化性浓酸中生成钝化膜，具有很好的耐蚀性，而在稀酸中有“点腐蚀”现象。
局部腐蚀；（2）碱性腐蚀：铝在碱性溶液中的腐蚀，碱能与氧化铝反应生成偏铝酸钠和水，然后再进一步与铝反应生成偏铝酸钠和氢气。
全面腐蚀；（3）中性腐蚀：在中性盐溶液中，铝可以是钝态，也可能由于某些阳离子或者阳离子的作用发生腐蚀。
点腐蚀。
2）腐蚀形态：点腐蚀，电偶腐蚀，缝隙腐蚀，晶间腐蚀，丝状腐蚀和层状腐蚀等点腐蚀：最常见的腐蚀形态，程度与介质和合金有关电偶腐蚀：接触腐蚀，异（双）金属腐蚀，在电解质溶液中，当两种金属或合金相接触（电导通）时，电位较负的金属腐蚀被加速，而电位较正的金属受到保护的腐蚀现象。
缝隙腐蚀：两个表面接触存在缝隙，该处充气溶解氧形成氧浓差原电池，使缝隙产生腐蚀。
晶间腐蚀：与热处理不当有关，合金元素或金属间化合物沿晶界沉淀析出，相对于晶粒是阳极，而构成腐蚀电池。
丝状腐蚀：丝状腐蚀是一种膜下腐蚀，呈蠕虫状在膜下发展，这种膜可以是漆膜，或者其他涂层，一般不发生在阳极氧化膜的下面。
丝状腐蚀与合金成分、涂层前预处理和环境因素有关，环境因素有适度、温度、氯化物；层状腐蚀：剥层腐蚀，也叫剥蚀。
3.铝合金表面处理技术包括哪几个方面？表面机械预处理（机械抛光或扫纹等）（2）化学预处理或化学处理（化学转化或化学镀等）（3）电化学处理（阳极氧化或电镀等）（4）物理处理（喷涂、搪瓷珐琅化及其物理表面技术改性）等。
搪瓷珐琅：将无机物的混合物熔融成不同熔点玻璃态物质。
4.铝合极氧化膜的特性有哪些？有：耐蚀性；硬度和耐磨性；装饰性；有机涂层和电镀层附着性；电绝缘性；透明性；功能性第二章铝的表面机械预处理1.预处理的目的：（1）提高良好的表观条件和表面精饰质量。
1铝和铝合金的大气腐蚀机理铝和铝合金的表面氧化膜是铝合金具有耐大气腐蚀性的主要原因.铝的氧化膜γ-Al2O3在室温的大气中就可以生成,而且非常迅速和致密,厚度为25~30Å.也就是说,氧化膜在大气环境中具有自修复功能.若有水存在或者暴露在大气中几个月以后,最初形成的γ-Al2O3的外层转变为一薄层γ-AlOOH.然后,在γ-AlOOH上又会覆盖上一层AlOH3也可写成Al2O3·3H2O.从铝-水体系的电位-pH图可知,AlOH3在较大的pH范围内都会保持稳定.AlOH3从pH=4开始溶解;当pH=2.4时,认为AlOH3会完全溶解事实上,即使pH=2.0时,铝表面的腐蚀类型仍然是孔蚀..大部分的降雨、差不多所有的雾、表面蒸发浓缩的液层和铝表面小孔内的电解质都会使铝处于腐蚀状态.环境因素对铝的大气腐蚀的影响和其它金属相似,与环境大气的相对湿度、温度、大气中SO2的浓度、Cl-的含量以及降水的数量、酸度相关性较大,同时也受到O3,NOx及CO2等污染组分的轻微影响.大气污染物通过干湿沉降,使得金属表面存在着和大气中同样丰富的化学组分.暴露在大气中的铝合金表面可分为三层:铝合金及其氧化膜、腐蚀产物层和大气污染物形成的污染层或薄液膜.根据大气化学组分对铝和铝合金化学、电化学反应的不同及形成的腐蚀产物的性质不同,存在着不同的腐蚀机制.１.氯离子的存在是引起铝和铝合金大气腐蚀的重要原因.由于铝的氯化物具有可溶性,在户外暴露的铝表面上并没有大量的氯化物层存在,只有少量的氯离子进入到腐蚀产物层.Cl-通过竟争吸附,逐渐取代AlOH3表面上的OH-生成AlCl3,如方程式1~3所示:AlOH3+Cl-→AlOH2Cl+OH- 1AlOH2Cl+Cl-→AlOHCl2+OH- 2AlOHCl2+Cl-→AlCl3+OH- 3２.空气中的CO2能有效地阻碍NaCl引发的铝的大气腐蚀.铝在不含CO2潮湿空气中的腐蚀速率,和在正常CO2水平的空气中的腐蚀速率相比,约是后者的20倍.有人认为,CO2中和了在铝表面阴极区氧还原产生的氢氧根离子,降低了液层pH值,从而使得铝的溶解速率下降.３.一般认为:O3是潜在的加速剂,通过氧化H2S、SO2和NOx而影响金属的大气腐蚀.O3还能够通过自身的去极化反应,引起铝腐蚀.实验表明,铝暴露在不同大气污染物10ppm的SO2,NOx,O3,取样大气的气体25e和98%相对湿度四个星期以后,O3引起的腐蚀失重最大,其次是SO2,NO2,取样大气,NO.氧化膜的完整性及成分还受到铝合金的化学组分和微观结构的影响.为了提高铝合金的力学性能,往往要加入一些合金元素,并进行一定的热处理固溶、淬火、时效等.一些杂质元素如Fe、Mn、Si也常以FeAl3、AAlMnSi、SiO2等形式出现在铝合金当中.这些合金元素对铝合金微观结构的影响是不同的,要根据它们是存在于固溶体中,还是作为第二相分散在铝基体或者偏聚在晶界上.当合金元素形成的化合物颗粒存在于金属表面时,它们表面的氧化膜往往很薄,甚至不存在.传统的铝和铝合金大气腐蚀试验传统的大气腐蚀一般通过大气暴露实验、室内模拟加速试验进行研究.大气暴露试验能够反应材料在自然环境中的实际腐蚀情况,所得数据直观、可靠,虽然试验周期长、速度慢、费用高,但它是铝和铝合金大气腐蚀研究的重要方法.室内模拟加速试验可以显著减少试验时间,快速地对材料的大气腐蚀行为进行评价和预测,不能完全地取代大气暴露试验.铝合金的腐蚀速率表征既采用普遍使用的年失重量多少,也使用孔蚀坑的深度及数量分布和力学性能抗拉强度、屈服强度损失量.观察腐蚀形貌和分析腐蚀产物时,使用一些物理化学分析手段,如光学微镜、扫描电镜、X射线衍射分析、X射线光电子能谱等.室内模拟加速试验常见的大气腐蚀的室内加速试验有湿热试验、盐雾试验、干湿周浸循环试验以及多因子复合试验,一般认为干湿交替的周浸循环试验比较能够反映大气腐蚀的特点.干湿交替的周浸循环试验的最初提出是为了评价耐候钢的性能,适用于有钝化膜的金属及合金.这种研究方法从电化学的角度来说,也是合理的.对于铝合金,可以采用此方法进行大气腐蚀试验,评价铝合金的耐蚀性.采用pH=3.0的5%NaCl+015%NH42SO4用醋酸调节pH值作加速剂,对LY12和LC4两种高强铝合金进行了间歇盐雾和周期轮浸腐蚀试验,与广州,琼海十年的实地暴露试验结果对比.他认为两种铝合金加速方法之间有类似的腐蚀动力学规律,其中前者相对于大气腐蚀有较好的模拟性和加速性.也有人采用简易方法模拟湿热大气腐蚀试验,在工业纯铝ZL10和ZL109合金表面诱发腐蚀,观察和分析了铸铝合金中第二相和腐蚀产物的微观形貌及化学成分.在吸附了水分和侵蚀性氯离子微观孔隙周围,由第二相粒子和铝基体构成腐蚀微电池发生电化学反应,电位较负的铝首先发生溶解,导致局部点状腐蚀,腐蚀产物主要为铝的不溶性氢氧化物,还含有少量的氧化铝等.用室内加速试验评价结构铝合金的耐大气腐蚀性时,除测量失重和孔蚀深度外,应包括金相分析和力学试验.室内模拟加速试验从单因子控制到多因子控制,从简单的电位测量到交流阻抗技术等多种测量技术的应用,在过去的几十年里得到一定程度的发展.但是在大气腐蚀机理研究和准确地重现大气暴露试验结果方面,仍有较大的差距.室内模拟加速试验的重复性还需要提高.一部分研究者做了室内气体腐蚀试验,通过对一种或几种腐蚀性气体组分浓度、相对湿度、温度及暴露时间条件控制,观察金属的腐蚀并通过多种手段分析腐蚀产物,给出腐蚀过程的动力学规律和腐蚀机理.不过,这些实验仅仅局限于纯铝材料,研究工作处于起步阶段.Oesch用气体试验箱分析了各腐蚀性气体成分对纯铝大气腐蚀的影响.他认为臭氧对铝的大气腐蚀的影响要强于SO2和NO2.Bl cher通过控制空气中CO2的浓度,研究了CO2阻碍NaCl引发铝的大气腐蚀机制.综上所述,传统的大气腐蚀试验得到的数据是一段时间内金属的宏观的、统计的腐蚀行为和规律,对大气腐蚀过程中的关键反应和中间过程缺乏清楚的描述.随着仪器制造技术的进步,人们越来越趋向于对金属的大气腐蚀过程进行连续、原位的研究,从微观上,甚至于原子尺度上认识其腐蚀规律.实验结论1微合金化后的耐腐蚀性与合金中各相的电极电位有很大的关系.若基体相为阴极相,第二相为阳极相,合金一般有较高的耐蚀性;反之,若基体相为阳极相,第二相为阴极相,则第二相数量越多,电位越高,合金腐蚀越严重.2 Al-7%Si合金的腐蚀从硅相及晶间处优先开始,以点蚀为主.加入Cu元素,实验合金有明显的晶间腐蚀倾向.其它元素影响相对较小.3电化学实验结果表明,所有实验合金均较快进入钝态,随着各合金元素的加入,实验合金的自腐蚀电位向负向移动,腐蚀电流密度增加.合金元素和杂质元素的影响合金元素对铝和铝合金耐蚀性的影响是一个复杂的问题;因为这不仅与合金元素的电极电位电化学序有关,还与合金元素的存在形式固溶体还是析出的金属间化合物相、合金元素的加入量等诸多因素有关;锰锰在铝合金中主要以MnAl6相存在而MnAl6相和铝有着相同的自然电极电位,几乎没有电位差,少量的锰往往还会提高合金的耐蚀性;因为能生成MnFeAl6,从而部分消除含铁的强阴极性相如AlSi2Fe等,从而增强了耐蚀性;所以Al-Mn合金是重要的防锈铝合金之一;锌锌在 0.2％以下时,对铝合金耐蚀性的影响不大;当锌作为某些高强铝合金的添加元素时,其析出的金属间化合物仍然可能成为铝的阴极,但其对耐蚀性的影响小于铜、铁、镍等阴极性元素;铜铜以各种不同的含量存在于许多高强铝合金中,它还可能在工业铝及其合金中以杂质出现;铜对铝来说是强阴极性元素电极电位正得多,所以,即使铜的含量不多,也可对铝及其合金的耐蚀性产生严重的影响;如当含有0.1％铜时,高纯铝的腐蚀速度提高了1600倍,要提高耐蚀性,铜的含量必须严格控制;铁铁是铝合金中常有的杂质,并对合金的耐蚀性有相当大的影响,其作用仅次于铜;铁对铝来说,也是强阴极性元素;铁在铝中的溶解度十分小,在温度500℃时也仅为0.005％,过剩的铁往往生成阴极性相FeAl3,对铝形成微电偶腐蚀;硅硅对铝耐蚀性的影响在不同铝合金中是不同的;在Al-Si铸造铝合金中,过量的硅以片状存在于合金中,它对铝起阴极性相的作用,对耐蚀是有害的;在合金含有铁时,硅可能会进入FeAl3金属间化合物,起强阴极性相作用,对耐蚀性影响很大;而对于可热处理的Al-Mg-Si合金,时效后生成Mg2Si相,这种化合物的出现对合金耐蚀性影响不大;所以,对于铝和铝合金,单独的硅不如硅和铁同时存在时的有害作用大;镍镍广泛用于可热处理强化铝合金的合金元素,它对铝合金耐蚀性的有害影响小于铜和铁;钛钛在铝合金中的含量很小,它对耐蚀性的影响也不大;有报导,含钛0.007％~0.008％时会对超纯铝在碱中的耐蚀性不利;而在某些酸中,0.16％~0.37％钛的加入对工业纯铝耐蚀性会产生有利影响,而钛对铝在氯化钠溶液中耐蚀性的影响却很小;。
铝及铝合金的材料特性及用途2008-09-22 08:11铝及铝合金的材料特性及用途近年来参考国际命名法，国内根据旧牌号工业纯铝（L系）、防锈铝（ＬＦ系）、锻铝（ＬＤ系）、硬铝（ＬＹ系）、超硬铝（ＬＣ系）、特殊系（ＬＴ系）、硬焊铝（ＬＱ系）等，为铝及铝合金建立了一套由数字组成的８类新牌号体系。
（１）１０００系纯铝（Ｌ系）工业纯铝，具有优良耐蚀性、导电性、加工性等，主要用于电线电缆、家庭用品、电气制品、医药与食品包装、输电与配电材料等。
（２）２000系合金（Al-Cu系）属硬铝和部分锻造铝合金，如２Ａ１１（ＬＹ１１）、２Ａ１２（ＬＹ１２）、２Ａ０１（ＬＹ１）、２Ａ７０（ＬＤ７）等，多用于飞机结构材料，但耐蚀性较差，需要进行防蚀处理。
（３）３０００系合金（Ａl-Mn系）热处理不可强化，典型代表３Ａ２１合金（ＬＦ２１）），加工性、耐蚀性、焊接性等良好，广泛用于日用品、建筑材料、器件等。
（４）４０００系合金（Ａl-Si系）典型代表为４０４３、４３４３合金，专门作为焊接材料。
４０４３合金具有熔点低、流动性好、耐蚀性好等特点，对避免焊接裂纹十分有利。
４０４３合金比４０４３合金的ＳI量高些，具有熔点低、凝固的范围窄、流动性好等特色，有利于焊缝凝固时的补缩和减少裂纹，用作复合钎焊板包覆层。
（５）５０００系合金（Ａl-Mg系）热处理不可强化，耐蚀性、焊接性、表面光泽性优良，如５Ａ０２（ＬＦ２）、５Ａ０４（ＬＦ４）、５Ａ０６（ＬＦ６）等。
主要用于装饰材料、高级器件、船舶、车辆、建筑材料等。
（６）６０００系合金（属Ａl-Mg-Si系）可热处理强化合金，耐蚀性良好，具有较高强度，且热加工性优良，典型代表６０６１（ＬＤ３０）、６０６３（ＬＤ３１）等。
６０６１合金中等强度，比６０６３合金的含Ｍg和Ｓi量高，有微量Ｃu,具有良好的塑性和耐蚀性及可焊性，特别是无应力腐蚀开裂倾向，淬火敏感性高，挤压时不能实现风冷，需要重新固溶与淬火时效，可得到较高强度，适于作结构材料和建筑型材。
铝合金特点试题及答案一、选择题1. 铝合金的密度比纯铝：A. 大B. 小C. 相同D. 无法确定答案：B2. 铝合金的强度比纯铝：A. 低B. 高C. 相同D. 无法确定答案：B3. 铝合金的耐腐蚀性比纯铝：A. 差B. 好C. 相同D. 无法确定答案：B4. 铝合金的导电性比纯铝：A. 差B. 好C. 相同D. 无法确定答案：A5. 铝合金的可加工性比纯铝：A. 差B. 好C. 相同D. 无法确定答案：B二、填空题1. 铝合金的密度通常比纯铝________。
答案：小2. 铝合金的强度通常比纯铝________。
答案：高3. 铝合金的耐腐蚀性通常比纯铝________。
答案：好4. 铝合金的导电性通常比纯铝________。
答案：差5. 铝合金的可加工性通常比纯铝________。
答案：好三、简答题1. 请简述铝合金的一般特点。
答案：铝合金具有较低的密度、较高的强度、良好的耐腐蚀性、较差的导电性以及良好的可加工性。
2. 铝合金在哪些领域有广泛应用？答案：铝合金在航空、汽车、建筑、电子、轻工业等领域有广泛应用。
四、论述题1. 论述铝合金在现代工业中的重要性。
答案：铝合金因其轻质、高强度、耐腐蚀等特性，在现代工业中扮演着重要角色。
它被广泛应用于交通工具的制造，如汽车、飞机等，以减轻重量并提高燃油效率。
此外，铝合金在建筑业中也常用于门窗、屋顶等，因其耐腐蚀性和美观性。
在电子行业中，铝合金则常用于散热片和外壳制造，因其良好的导热性和可加工性。
