铝合金管耐氯化钠盐雾腐蚀性研究

铝合金管耐氯化钠盐雾腐蚀性研究

肖宝靓曹阳

辽宁忠旺集团有限公司辽宁省辽阳市宏伟区111000

【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

[1]周恒智,史俊秀,刘建明,郭秀丽,廉洪燕.H铝U型管太阳能集热器[J].太阳能,2014,15:31-33.

[2]黄雄.蒸发器铝管表面杂化膜的制备工艺研究及性能表征[D].中南大学,2014.