铝合金型材耐腐蚀性测试

铝合金在青岛海域海水潮汐区暴露16年的腐蚀试验结果。防锈铝LF2Y2、LF6M(BL)、F21M、180YS在还随潮汐区有好的耐蚀性。工业纯铝L4M、锻铝LD2CS的耐蚀性较差。硬铝LY11CZ（BL）、LY12CZ（BL）和超硬铝LC4CS（BL）的包铝层起着牺牲阳极作用，使基体受到保护。海生物污损对铝合金的腐蚀有明显影响。镁、锰能提高铝在海水潮汐区的耐蚀性，硅明显降低铝的耐蚀性，铜严重损害铝的耐蚀性。

锌钢板在青岛不同海水区带的实海腐蚀测试,并利用电化学测试、失重腐蚀测试和扫描电镜首次研究了镀层的海水腐蚀行为.结果表明,由于腐蚀电流密度小,腐蚀产物具有保护性,镀层在全浸区表现出较好的耐蚀性能镀层在潮差区出现不同程度的生物污损,而比较充分的充气条件又促进了镀层的氧化,其腐蚀速度比全浸区明显降低镀层在飞溅区未出现生物污损,耐蚀性能最好,可能与良好的充气条件和腐蚀产物层的阻挡作用有关.镀层在飞溅区和潮差区的耐蚀性比全浸区分别提高197％和183％但在全浸区和潮差区,镀层有局部腐蚀倾向.

为了定量比较不同热浸镀层用金属(或合金)在热海水中对钢铁基体的阴极保护作用,参照国标GB/T17848-1999的要求对几种典型的热浸镀用锌及锌铝合金测试了50℃条件下的恒电流性能,计算了电流效率,观察了腐蚀产物脱落情况及腐蚀均匀性,并据此评价了它们的电化学保护性能.结果表明:Zn的电化学性能最好,Zn-55Al-1.6Si合金的电化学性能最差,Zn-5Al-0.1RE,Zn-5Al-0.5Mg,Zn-6Al-3Mg,Zn-11Al-0.2Si-3Mg,Zn-25Al-0.2Si-0.2Mg和Zn-25Al-0.2Si-0.2RE合金介于二者之间.

铝合金阳极氧化能过多长时间的盐雾测试与铝合金材质、氧化膜的厚度都有关系，一般几十到几百小时，盐雾试验也有三种，国标采用的是铜加速乙酸盐雾试验（CASS实验，具体实验方法参照国标GB/T12967.3-91），不同的测试时间不同。

盐雾试验是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或金属

材料耐腐蚀性能的环境试验。人工模拟盐雾试验又包括中性盐雾试验、醋酸盐雾试验、铜盐加速醋酸盐雾试验、交变盐雾试验。

(1)

中性盐雾试验（NSS试验）：是出现最早目前应用领域最广的一种加速腐蚀试验方法。它采用5%的氯化钠盐水溶液，溶液PH

值调在中性范围（6

～7

）作为喷雾用的溶液。试验温度均取35

℃，要求盐雾的沉降率在1

～2ml/80cm

2.h

之间。

(2)

醋酸盐雾试验（ASS试验）：是在中性盐雾试验的基础上发展起来的。它是在5%氯化钠溶液中加入一些冰醋酸，使溶液的PH

值降为3

左右，溶液变成酸性，最后形成的盐雾也由中性盐雾变成酸性。它的腐蚀速度要比NSS

试验快3

倍左右。

(3)

铜盐加速醋酸盐雾试验（CASS试验）：是国外新近发展起来的一种快速盐雾腐蚀试验，试验温度为50℃，盐溶液中加入少量铜盐—氯化铜，强烈诱发腐蚀。它的腐蚀速度大约是NSS

试验的8倍。

(4)

交变盐雾试验：是一种综合盐雾试验，它实际上是中性盐雾试验加恒定湿热试验。它要用于空腔型的整机产品，通过潮态环境的渗透，使盐雾腐蚀不但在产品表面产生，也在产品内部产生。它是将产品在盐雾和湿热两种环境条件下交替转换，最后考核整机产品的电性能和机械性能有无变化。

（1）晶间腐蚀检验的试样是有表面粗糙度的要求的，可以根据要求进行加工，因为试样尺寸有要求，所以建议在加工试样时就可以将试样加工到需要要求，而不用自己再去用砂纸打磨；

（2）晶间腐蚀后有通常有两种方法检测，一种是弯曲法，也就是对折法，就是试样进行晶间腐蚀检验后在弯曲试验机上进行弯曲180°，用放大镜观察弯曲表面，根据表面是够有裂纹来判断是否有晶间腐蚀发生，另一种是金相法，根据晶间腐蚀后试样进行磨抛+化学腐蚀，通过金相显微镜观察腐蚀深度，通过晶间腐蚀深度来判断是否发生晶间腐蚀；其实还有第三种办法，就是有经验的师傅还可以通过听声法来判断，这个主观影响较大，不建议使用。

（3）金相试样横向和纵向都是允许的，因为是判断试样腐蚀的深度，所以横向还是纵向影响不大的。

晶间腐蚀检验的简单检验方法，就是以上几点，大家在日后的测试的时候不妨可以酌情的考虑尝试一下，那么大家在日后的使用时就能更好地操作和利用了

结果判定：GB-T 6461-2002 金属基体上金属和其他无机覆盖层 经腐蚀试验后的试样和样件评级

48小时，表面无明显发灰现象

标准是对重复性事物和概述所做的统一规定。盐雾试验标准是对盐雾试验条件，如温度、湿度、氯化钠溶液浓度和PH值等做的明确具体规定，另外还对盐雾试验箱性能提出技术要求。同种产品采用那种盐雾试验标准要根据盐雾试验的特性和金属的腐蚀速度及对盐雾的敏感程度选择。下面介绍几个盐雾试验标准，如GB/T2423.17—1993《电工电子产品基本环境试验规程 试验Ka:盐雾试验方法》，GB/T2423.18—2000《电工电子产品环境试验 第2部分:试验 试验Kb:盐雾，交变（氯化钠溶液）》，GB5938—86《轻工产品金属镀层和化学处理层的耐腐蚀试验方法》，GB/T1771—91《色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》。

盐雾试验的目的是为了考核产品或金属材料的耐盐雾腐蚀质量，而盐雾试验结果判定正是对产品质量的宣判，它的判定结果是否正确合理，是正确衡量产品或金属抗盐雾腐蚀质量的关键。盐雾试验结果的判定方法有:评级判定法、称重判定法、腐蚀物出现判定法、腐蚀数据统计分析法。评级判定法是把腐蚀面积与总面积之比的百分数按一定的方法划分成几个级别，以某一个级别作为合格判定依据，它适合平板样品进行评价；称重判定法是通过对腐蚀试验前后样品的重量进行称重的方法，计算出受腐蚀损失的重量来对样品耐腐蚀质量进行评判，它特别适用于对某种金属耐腐蚀质量进行考核；腐蚀物出现判定法是一种定性的判定法，它以盐雾腐蚀试验后，产品是否产生腐蚀现象来对样品进行判定，一般产品标准中大多采用此方法；腐蚀数据统计分析方法提供了设计腐蚀试验、分析腐蚀数据、确定腐蚀数据的置信度的方法，它主要用于分析、统计腐蚀情况，而不是具体用于某一具体产品的质量判定物体的重量和它的体积的比值，即单位体积的某种物质的重量，称作该物体的“比重”。用γ表示比重，G表示重量，V表示...除气体外，任何物质某体积的重量，和4℃时同体积的水的重量相比，即称为该物质的比重。物质的重量和其质量成正比

标准网上、百度文库、或者其他文库查找。

1微弧氧化陶瓷层

微弧氧化(Microarcoxidation，MAO)又称微等离子体氧化(Microplasmaoxidation，MPO)，是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。由于在微弧氧化过程中，化学氧化、电化学氧化、等离子体氧化同时存在，微弧氧化工艺将工作区域引入到高压放电区域，极大地提高了膜层的综合性能。微弧氧化膜层与基体结合牢固，结构致密，韧性高，具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘等特性。该技术操作简单和易于实现膜层功能调节，而且工艺不复杂，不造成环境污染，是一项全新的绿色环保型材料表面处理技术，在航空航天、机械、电子、装饰等领域具有广阔的应用前景。

合金元素Cu、Mg有利于微弧氧化的进行，而Si元素则有碍于微弧氧化。侯朝辉等[1]对含硅量为8%～12%的ZL系列铸铝合金的微弧氧化工艺条件、膜层结构以及成膜过程进行了研究。结果表明：铸铝合金在水玻璃复合体系中进行微弧氧化，可以得到一层细腻、均匀、较厚、显微硬度较高的陶瓷氧化膜；微弧氧化电解液体系中，水玻璃能够使铸铝合金的微弧氧化顺利进行；Na2WO4和EDTA二钠复配可提高膜层硬度；该研究条件下获取ZL109合金微弧氧化膜的工艺条件为NaOH：2～4g/L，水玻璃：5～7mL/L，Na2WO4：2～4g/L，EDTA二钠：2～4g/L，微弧氧化电流密度30～40A/dm2，溶液温度30～40℃，强搅拌。此外，龚建飞等[2]也对ZL109的微弧氧化进行了研究，获得了致密层厚度76μm以上，显微硬度HV1600均匀氧化陶瓷膜层。

ADC12压铸铝合金广泛应用于汽车、摩托车和仪器等行业的活塞、带轮等零部件和结构件。张金彬等[3]研究了ADC12铝合金表面微等离子体氧化法制备黑色陶瓷膜的电解液成分和电参数等对膜层性能的影响，结果表明，磷酸钠浓度较低，表面粗糙，浓度过高易析盐和膜层崩落，最佳浓度为12～15g/L；添加剂M1和M2组分中的金属元素氧化物K在膜层中的比重越大，膜层黑色饱和度越高越稳定，其最佳浓度分别为10.0～11.0g/L和15.0～18.0g/L；使膜层黑色均匀的最佳pH值为8.0～9.0；形成饱和深黑色的最佳电流密度为3.0～4.0A/dm2；采用最佳的电解液配方制备的黑色膜层厚度在20～30μm，硬度HV500～700，黑色饱和度在0.8～1.0。

王宗仁等[4]将等离子体增强的电化学表面陶瓷化(PECC技术)工艺应用在Y112压铸铝合金表面强化处理上，使其表面生成α-Al2O3和γ-Al2O3相的陶瓷膜。据称该膜性能均优于特富隆技术涂层。

金玲等[5]对ZL109合金和SiCp/ZL109复合材料表面进行微弧氧化，研究发现，ZL109合金和SiCp/ZL109复合材料都可以进行表面微弧氧化，其微弧氧化层由两层结构组成，分别为疏松层和致密层。ZL109合金微弧氧化层主要由不同结构的Al2O3相组成，SiCp/ZL109复合材料微弧氧化层由Al2O3和MgAl13O40组成。

交流电源恒流条件下铝合金表面微弧氧化-黑化一体化处理[6]研究显示，钒酸盐对微弧氧化陶瓷膜的黑化效果具有决定性作用；黑色陶瓷膜色泽稳定，具有较高的显微硬度，并能对基体金属提供有效的腐蚀防护；黑色陶瓷膜主要元素组成包括O、Al、Si、V和P，膜中化合物主要以无定形态和/或微晶态形式存在，只发现少量的γ-Al2O3和ε-Al2O3晶体；黑色陶瓷膜为较为疏松的单层结构，其表面在微观尺度上粗糙不平，存在较为密集的尺寸为μm量级的微孔，并有明显的高温烧结痕迹和微裂纹；黑色陶瓷膜的微观结构与其形成机制有关。

ZL101铸造铝2硅合金微弧氧化陶瓷膜[7]生长分为3个阶段，氧化初期，电流密度较高，但膜层生长较慢。在膜快速生长阶段，膜生长速率达到极大值；膜生长进入平稳期后，基本保持恒定，样品的外部尺寸不再增加，膜逐渐转向基体内部生长；合金化元素硅的影响主要表现为氧化初期对膜生长的阻碍作用；铸造铝合金经过微弧氧化处理后，腐蚀电流大幅下降，极化电阻增加了几个数量级；较薄的微弧氧化膜同样大幅度提高了铝-硅合金的耐蚀性。

中性盐雾腐蚀试验法研究高强度铸造铝合金ZL205微弧氧化陶瓷膜[8]的结果表明，微弧氧化处理能显著提高ZL205的耐腐蚀性能，随着厚度的增加，陶瓷膜的耐腐蚀性能提高，但在厚度达到一定值后，陶瓷膜的耐腐蚀性能提高不明显；随着厚度的增加，微弧氧化膜的表面形貌和相结构都发生变化，从而导致微弧氧化膜的耐腐蚀性能发生变化。

2电沉积层

电沉积(electrodeposition)是金属或合金从其化合物水溶液、非水溶液或熔盐中电化学沉积的过程。是金属电解冶炼、电解精炼、电镀、电铸过程的基础。这些过程在一定的电解质和操作条件下进行，金属电沉积的难易程度以及沉积物的形态与沉积金属的性质有关，也依赖于电解质的组成、pH值、温度、电流密度等因素。吴向清等[9]利用电化学方法对ZL105铝合金表面电沉积Ni2SiC复合镀层的耐蚀性能进行了研究。结果表明，Ni2SiC复合镀层的表面形貌与纯Ni镀层截然不同，耐蚀性能优于纯Ni镀层，经过300℃×2h热处理后，耐蚀性能进一步得到提高。

3多弧离子镀层

多弧离子镀是真空室中，利用气体放电或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被蒸发物质粒子轰击作用的同时，将蒸发物或反应物沉积在基片上。离子镀把辉光放电现象、等离子体技术和真空蒸发三者有机结合起来，不仅能明显地改进了膜质量，而且还扩大了薄膜的应用范围。

其优点是薄膜附着力强，绕射性好，膜材广泛等。离子镀种类很多，蒸发远加热方式有电阻加热、电子束加热、等离子电子束加热、高频感应加热等。多弧离子镀采用的是弧光放电，而并不是传统离子镀的辉光放电进行沉积。简单的说，多弧离子镀的原理就是把阴极靶作为蒸发源，通过靶与阳极壳体之间的弧光放电，使靶材蒸发，从而在空间中形成等离子体，对基体进行沉积。在ZL201铝合金表面多弧离子镀Ti-Cr-N涂层，并在Ti-Cr-N涂层上制备一层脂类薄膜[10]。结果表明：Ti-Cr-N涂层中的Cr以固溶体的方式存在于TiN晶体中，没有形成单独的CrN相；涂层可以有效提高ZL201铝合金的抗盐雾腐蚀的能力。

4化学复合镀层

在镀覆溶液中加入非水溶性的固体微粒，使其与主体金属共同沉积形成镀层的工艺称之为复合镀。若采用电镀的工艺则称之为复合电镀；若采用化学镀的工艺则称之为复合化学镀。所得镀层称为复合镀层。原则上，凡可镀覆的金属均可作为主体金属，但研究和应用较多的是镍、铬、钴、金、银、铜等几种金属。作为固体微粒主要有两类，一类是提高镀层耐磨性的高硬度、高熔点的微粒；一类是提高镀层自润滑特性的固体润滑剂微粒。在铸铝表面制备Ni-P-金刚石化学复合镀层[11]，结果表明，硫酸高铈能促进金刚石微粒进入镀层，随硫酸高铈含量增加镀液稳定性大幅提高后趋于平稳，Ni-P-金刚石复合镀层耐磨性优于Ni-P镀层，添加2mg/L硫酸高铈后进一步显著提高，与Ni-P镀层相比，复合镀层耐蚀性差，添加硫酸高铈后有所改善。

5化学转化膜

化学转化膜是使金属与特定的腐蚀液相接触，在一定条件下发生化学反应，在金属表面形成一层附着力良好的、难溶的生成物膜层。这些膜层，或者能保护基体金属不受水和其它腐蚀介质的影响，或者能提高有机涂膜的附着性和耐老化性，或者能赋予表面其它性能。化学转化膜由于是基体金属直接参与成膜反应而生成，因而与基体的结合力比电镀层和化学镀层大的多。几乎所有的金属都可以在选定的介质中通过转化处理，得到不同应用目的的化学转化膜，但目前工业上应用较多的是钢铁、铝、锌、铜、镁及其合金。化学转化膜同金属上别的覆盖层(例如金属的电沉积层)不一样，它的生成必须有基底金属的直接参与，与介质中阴离子生成自身转化的产物(MmAn)，因此也可以说化学转化膜的形成实际上可看作是受控的金属腐蚀的过程。化学转化膜按膜的主要组成物的类型分为：氧化物膜，磷酸盐膜，铬酸盐膜，草酸盐膜等。

铝合金在大气环境下容易发生晶间腐蚀而破坏。目前应用的高强度铸造铝合金一般含有硅、铜、镁等元素，这些元素的加入增加了合金的腐蚀敏感性。其次是表面硬度低，容易磨损，外表光泽不能保持长久，所以要求有较高的保护措施。其中在铝合金表面上生成化学转化膜具有设备简单、成本低、投资省等优点。彭靓等[12]采用铬酸盐法在Y112合金上生成化学转化

膜，实验结果表明，该转化膜具有高的耐腐蚀性，并具有美观的金黄色外表面。

以锰酸盐和锆盐为主盐，在铝合金表面化学氧化得到的化学氧化膜[13]的腐蚀电位比铝合金试样的腐蚀电位正0.45V左右，腐蚀电流密度仅0.286μA/cm2；交流阻抗谱图低频端的阻抗值比铝合金试样的值大一个数量级；铝合金化学氧化膜外观呈金黄色，具有规则排列的柱状生长结构。

葛圣松等[14]用无铬化学方法在铸铝合金表面制得黑色转化膜，利用点滴试验评价了膜的耐蚀性能。分别采用扫描电镜及电子探针观察膜的形貌、测定其组成元素，最后提出了黑色膜的形成机理和耐蚀机理。

6结语

铸造铝合金的表面耐腐蚀性处理可以通过电化学方法得以改善。现有的研究多停留在试样上，应用研究较少。在实际应用中，单独用一种工艺技术就能提高铸造铝合金的防护性、装饰性和功能性问题比较少见，有必要对现有的改性技术综合考虑，对此开展系统的研究。铸造铝合金的表面耐腐蚀性改善和耐磨性改善的综合研究更有意义。

人工模拟盐雾环境试验是利用一种具有一定容积空间的试验设备——盐雾试验箱,在其容积空间内用人工的方法,造成盐雾环境来对产品的耐盐雾腐蚀性能质量进行考核.与天然环境相比,其盐雾环境的氯化物的盐浓度,可以是一般天然环境盐雾含量的几倍或几十倍,使腐蚀速度大大提高,对产品进行盐雾试验,得出结果的时间也盐雾腐蚀试验箱大大缩短.如在天然暴露环境下对某产品样品进行试验,待其腐蚀可能要1年,而在人工模拟盐雾环境条件下试验,只要24小时,即可得到相似的结果.

铝合金盐雾实验达120H,表示其经120小时盐雾实验不腐蚀,达到标准；至少室外十年不腐蚀 .

产品性能：无色透明液体，有芳香气味，不溶于水，能与醇、醚、氯仿、丙酮、乙酸乙酯、四氧化碳等有机溶剂互溶，能溶解油脂、润滑油、蜡，不燃，化学稳定性好，耐压性高，电导率低。

产品用途：是电子设备、电子计算机、照相器材、机械、印刷机等的高级清洗剂，纤维织物的去污剂，有机物的萃取剂，金属切削添加剂，以及用于制取助染剂、麻醉剂和农药、医药的中间体等。

使用方法：浸泡、喷洗、蒸汽洗、擦刷后自行迅速干燥即可。

质量标准：企业标准

指标名称 指标

一级品 合格品

外观 无色透明液体

含量，%≥ 95.0 94.0

比重（20°C） 1.312—1.321 1.300—1.334

沸程（常压下。°C） 72—88 72—88

酸度（以HCL计ppm），≤ 10 20

不挥发物（ppm） 10 10

水份（ppm） 100 100

铝合金腐蚀试验 无腐