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【摘要】本文针对1060、1100、3003等三种不同铝合金铝管,通过在合成海水酸化环境循环试验(90分钟浸泡在相对湿度高于98%的环境下,然后喷洒盐雾30分钟)时间分别为266h、409h、506h时的力学性能和抗腐蚀性能结果如下,仅供参考。
【关键词】盐雾试验;腐蚀原理;腐蚀性;铝合金;力学性能
一、试验
1、试验标准及条件
标准:SWAAT试验(ASTMG85-98改良后盐雾试验的标准操作规程及其附录A3合成海水酸化循环试验)。试验条件:溶液(5%NaCl水溶液,PH为2.8-3.0);试验箱温度35℃,鼓泡塔温度47℃;盐雾收集量:1-2ml/80cm2•h;压缩空气压力:120KPa;环境循环:90分钟浸泡在相对湿度高于98%的环境下,然后喷洒盐雾30分钟。
2、试验设备
试验设备用美国Q-FOG循环腐蚀试验机,型号:CCT1100本试验机在操作时,通过程序设置控制,可以进行四种暴露环境的反复循环更迭:喷雾、干燥、100%湿度和居住条件。本试验标准要求100%湿度、喷雾两个功能循环。
3、试验方案
试验时间定为500小时,每2个小时为1个循环,每个循环:90分钟浸泡在相对湿度高于98%的环境下,然后喷洒盐雾30分钟。每种铝管至少放置3根(400mm/根),在试验进行到时间约为260h、400h、500h时,分别取出观察外表面,并做抗拉强度和伸长率测试、分析。
4、试样及化学成分
试样采用1060、1100、3003等三种不同合金牌号、规格为7x0.8的挤压铝管,其化学成分如表1:
5、溶液配置要求
每95克去离子水中溶解5克氯化钠(氯化钠应不含镍和铜元素,含有的干燥剂成分不应大于氯化钠总量的0.1%),溶液浓度为5%NaCl。每升溶液添加10ml醋酸合成海盐溶液,调节盐溶液的PH值,使之在2.8-3.0之间。
6、盐雾腐蚀原理
腐蚀是材料或其性能在环境的作用下引起的破坏或变质。盐雾对金属材料的腐蚀,主要是导电的盐溶液渗入金属内部发生电化学反应,形成“低电位金属-电解质溶液-高电位杂质”微电池系统,发生电子转移,作为阳极的金属出现溶解,形成新的化合物即腐蚀物。盐雾腐蚀破坏过程中起主要作用的是氯离子,氯离子的半径很小,只有1.81×10-10m。它具有很强的穿透本领,容易穿透金属氧化层进入金属内部,破坏金属的钝态。同时,氯离子具有一定的水合能,容易被吸附在金属表面的孔隙、裂隙等部位,取代保护金属的氧化层中的氧,使金属受到进一步的破坏。阳极:金属(Mc)失去电子而变成金属阳离子,并以水化离子的形式进入溶液,同时把相当的电子留在金属中:Mc+nH2O→Mcx+•nH2O+xe阴极:留在金属中的剩余电子,被氧去极化,还原并吸收电子,成为氢氧根离子:O2+2H2O+4e→4OH-电解液:氯化钠是一种强电解质,极易吸潮,在水中完全电离,离解成钠离子和氯离子。部分氯离子、金属离子和氢氧根离子反应成金属腐蚀物:2Mcx++xCL-+xOH-→McClx•Mc(OH)x
7、试验过程与现象分析
三种不同铝合金管分别在266h、409h、506h时取样检测,其力学性能中的抗拉强度、伸长率变化如表2。
266h时,取出试验1060、1100、3003铝管,试样均未泄漏,经测试,铝管试样抗拉强度变化较小,伸长率下降明显(数据如表2所示);而1100试样与3003试样表面的腐蚀面积接近,但1100试样表面出现裂纹(如图1),而3003试样表面出现凹坑(如图2);1060试样表面腐蚀不明显。266h时,其抗腐蚀性能优劣:1060>1100>3003。
409h时,取出试验1060、1100、3003铝管,经测试,试样抗拉强度变化较小,伸长率持续下降(数据如表2所示);3003试样出现一处泄漏(如图3),管整体表面凹坑深而且多(如图4);1100试样未泄漏,但其表面也出现少许凹坑,整体裂纹较多;1060试样未泄漏,其表面腐蚀比较均匀。409h时,抗腐蚀性能优劣:1060>1100>3003。
506h时,取出试验1060、1100、3003铝管,经测试,铝管试样抗拉强度变化较小,伸长率进一步下降;1060试样仍未泄漏,其表面腐蚀比较均匀,未发现凹坑;1100试样与3003试样均出现两处泄漏点;3003试样表面腐蚀比1100试样严重,表现为3003试样表面腐蚀凹坑直径和深度都比1100试样的大。506h时,抗腐蚀性能优劣:1060>1100>3003。
二、盐雾试验影响因素分析
温度:试验温度越高盐雾腐蚀速度越快。国际电工委员会IEC60355:1971《ANAPPRAISALOFTHEPROBLEMSOFACCELERATEDTESTINGFORATMOSPHERICCORROSION》标准指出:“温度每升高10℃,腐蚀速度提高2~3倍,电解质的导电率增加10%~20%”。这是因为温度升高,分子运动加剧,化学反应速度加快的结果。湿度:金属腐蚀的临界相对湿度大约为70%。当相对湿度达到或超过这个临界湿度时,盐将潮解而形成导电性能良好的电解液。当相对湿度降低,盐溶液浓度将增加直至析出结晶盐,腐蚀速度相应降低。其它因素:氯化钠纯度、水的纯度、溶液PH值、喷雾均匀性等均不同程度影响金属材料的耐腐蚀性能。
结束语
综上所述,力学性能随腐蚀时间增加,抗拉强度变化较小,但伸长率逐步下降。266h,抗拉强度变化较小,伸长率下降明显;499h,抗拉强度变化较小,伸长率持续下降;506h,抗拉强度变化较小,伸长率进一步下降;抗腐蚀性能优劣:1060>1100>3003。1060牌号抗腐蚀性能最好,3003最差。
参考文献
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