Cl–濃度對(duì)陽極氧化5A06鋁合金/1Cr18Ni9Ti不銹鋼偶接件腐蝕行為的影響

梁明輝，吳向清，謝發(fā)勤，李正，何鵬，賀棟棟，王少青

腐蝕與防護(hù)

Cl–濃度對(duì)陽極氧化5A06鋁合金/1Cr18Ni9Ti不銹鋼偶接件腐蝕行為的影響

梁明輝1，吳向清1，謝發(fā)勤1，李正2，何鵬1，賀棟棟1，王少青1

（1.西北工業(yè)大學(xué) 民航學(xué)院，西安 710072；2.西北工業(yè)大學(xué) 無人機(jī)特種技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710065）

研究陽極氧化鋁合金/1Cr18Ni9Ti不銹鋼偶接的電偶腐蝕機(jī)理及Cl–濃度對(duì)其腐蝕行為的影響規(guī)律，為鋁合金在不同服役環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)提供依據(jù)。通過電偶腐蝕實(shí)驗(yàn)，在不同Cl–濃度下偶接陽極氧化5A06鋁合金和1Cr18Ni9Ti不銹鋼，根據(jù)腐蝕電流的變化規(guī)律分析、表面腐蝕形貌與成分的表征、并結(jié)合電化學(xué)測試，分析了Cl–濃度對(duì)陽極氧化5A06鋁合金的電偶腐蝕行為的影響。隨著腐蝕時(shí)間的延長，電偶電流呈現(xiàn)鋸齒狀波動(dòng)，總體表現(xiàn)為由高到低逐漸趨于穩(wěn)定。電偶電流隨著Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化表現(xiàn)為3.5%>5%>2%>6.5%>8%>0.5%，且當(dāng)Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%時(shí)電偶電流最大為16.56 μA/cm2。電偶腐蝕過程中5A06鋁合金陽極氧化膜表面的腐蝕產(chǎn)物對(duì)點(diǎn)蝕坑產(chǎn)生堵塞，阻礙了溶液中Cl–進(jìn)一步和基體發(fā)生反應(yīng)，陽極氧化膜表現(xiàn)為破壞—修復(fù)—破壞的循環(huán)往復(fù)過程；溶液中Cl–既可以促進(jìn)鋁合金陽極氧化膜的溶解，增加鋁合金電偶腐蝕的敏感性，也會(huì)降低溶液中溶解氧的濃度從而抑制陽極反應(yīng)發(fā)生。當(dāng)Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)<3.5%時(shí)其促進(jìn)溶解作用大于抑制反應(yīng)作用，而當(dāng)Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)>3.5%時(shí)其抑制反應(yīng)作用大于促進(jìn)溶解作用，因此電偶腐蝕速率隨著Cl–濃度的增大呈現(xiàn)先增大后減小的規(guī)律。

陽極氧化；5A06鋁合金；電偶腐蝕；Cl–濃度；點(diǎn)蝕

鋁合金由于其高比強(qiáng)度、優(yōu)良的加工性能、良好的耐腐蝕性，被廣泛應(yīng)用于航空、航海、武器裝備等各大領(lǐng)域[1-2]。尤其在減輕結(jié)構(gòu)重量和船體維護(hù)方面具有顯著優(yōu)勢[3]，其中Al–Mg系5A06（高鎂）鋁合金具有良好的力學(xué)性能和成形性。適用于船舶制造的結(jié)構(gòu)材料，在船舶的建造領(lǐng)域應(yīng)用最廣[4-6]。但海洋環(huán)境具有高鹽堿、濕度大、富含Cl–的特點(diǎn)，惡劣的服役環(huán)境易誘發(fā)鋁合金的點(diǎn)蝕、剝落腐蝕等多種腐蝕形式[7-8]，因此在海洋環(huán)境中服役的鋁合金通常都要經(jīng)過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚恚栽鰪?qiáng)其耐蝕性。如表1所示，常見的鋁合金表面處理技術(shù)例如電鍍、化學(xué)鍍、陽極氧化、微弧氧化等均能夠有效提高鋁合金的耐腐蝕性[9-15]。由于5xxx系鋁合金主要運(yùn)用于船舶結(jié)構(gòu)，對(duì)硬度和耐磨性的要求較小，而對(duì)耐腐蝕性要求較高，故常常選用陽極氧化作為Al–Mg系鋁合金的表面處理技術(shù)。

在實(shí)際工程應(yīng)用中，鋁合金經(jīng)常與其他金屬發(fā)生接觸，在海洋環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生電偶腐蝕。張曉云等[16]研究表明，0Cr13Ni8Mo2Al鋼與鋁合金接觸時(shí)，鋁合金會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的電偶腐蝕；王玲等[17]、王莎莎等[18]研究發(fā)現(xiàn)，鋁合金和鋼偶接時(shí)會(huì)加速鋁合金的腐蝕，與未偶接的鋁合金相比腐蝕速率明顯增加。此外，研究發(fā)現(xiàn)，不同的海水環(huán)境對(duì)鋁合金的腐蝕行為影響很大。Cui等[19]、陳躍良等[20]研究發(fā)現(xiàn)Cl–濃度的變化對(duì)鋁合金的電偶腐蝕行為會(huì)產(chǎn)生重要影響，而海水的總鹽度則隨著地區(qū)的不同而不同，在某些海區(qū)和隔離性的內(nèi)海中，鹽度都有較大的變化[21]。目前關(guān)于Cl–濃度對(duì)鋁合金電偶腐蝕行為的研究大多聚焦在鋁合金基體，針對(duì)陽極氧化后鋁合金電偶腐蝕規(guī)律的研究還鮮有報(bào)道，而現(xiàn)階段服役的鋁合金幾乎都需要經(jīng)過陽極氧化處理。因此，研究不同Cl–濃度條件下陽極氧化5A06鋁合金與1Cr18Ni9Ti不銹鋼偶接后的電偶腐蝕行為和規(guī)律，對(duì)5A06鋁合金結(jié)構(gòu)的安全服役和防腐措施的實(shí)施具有重要意義，能夠?yàn)殇X合金在不同服役環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)處理提供參考。

表1 鋁合金不同表面處理方法對(duì)比

Tab.1 Comparison of different surface treatment methods of aluminum alloy

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)材料選用5A06鋁合金和1Cr18Ni9Ti不銹鋼，主要成分分別如表2和表3所示。按照航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HB5374加工5A06鋁合金和1Cr18Ni9Ti鋼試樣，規(guī)格為110 mm×25 mm×3 mm。5A06鋁合金試樣表面經(jīng)過打磨清洗后，進(jìn)行硫酸陽極氧化處理，之后用重鉻酸鉀溶液進(jìn)行封閉處理。

表2 5A06鋁合金的化學(xué)成分

Tab.2 Chemical composition of 5A06 aluminum alloy　wt.%

表3 1Cr18Ni9Ti不銹鋼的化學(xué)成分

Tab.3 Chemical composition of 1Cr18Ni9Ti stainless steel　wt.%

1.2 電偶腐蝕實(shí)驗(yàn)

按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ASTM G71—78進(jìn)行，電偶對(duì)之間的間隙為5 mm，通過絕緣材料固定，電偶對(duì)通過銅片與導(dǎo)線連接，試樣在溶液中的暴露面積均為25 mm2，電偶腐蝕示意圖如圖1所示。選擇NaCl溶液中Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.5%、2%、3.5%、5%、6.5%、8%作為腐蝕溶液，并使用AR8406溶氧儀測定不同Cl–溶液的溶解氧含量。每組實(shí)驗(yàn)設(shè)置3組平行試樣，試驗(yàn)時(shí)間為20 h，采用ARZ–2電偶腐蝕計(jì)測定電偶電流、電位差。腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，使用VEGA\ TESCAN型掃描電子顯微鏡（SEM）及能譜儀（EDS）對(duì)試樣進(jìn)行形貌和成分分析，采用二次電子成像，HV為20 kV。

圖1 電偶腐蝕試樣連接示意圖

1.3 電化學(xué)測試

使用PARSTAT 2273型電化學(xué)工作站進(jìn)行阻抗譜（EIS）測試。采用經(jīng)典的三電極體系，以電偶腐蝕20 h后的陽極氧化鋁合金為工作電極，面積1 cm2，飽和甘汞電極作參比電極，Pt片作為輔助電極，測試溶液為中性環(huán)境中不同Cl–濃度的NaCl溶液，得到的數(shù)據(jù)用ZSimpWin軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 Cl–濃度對(duì)電偶電流的影響

圖2為陽極氧化5A06鋁合金和1Cr18Ni9Ti不銹鋼偶接后不同Cl–濃度下的電偶腐蝕電流的變化曲線。由圖2可見，3.5% Cl–下的電偶腐蝕電流最大，電偶腐蝕電流變化總體表現(xiàn)為鋸齒狀波動(dòng)，隨著腐蝕時(shí)間延長呈現(xiàn)出逐漸降低并趨于穩(wěn)定的變化趨勢，這是由于隨著腐蝕反應(yīng)過程的進(jìn)行，電極表面被腐蝕產(chǎn)物所覆蓋，導(dǎo)致陽極氧化膜層的孔隙減小，阻礙了電極過程的液相傳質(zhì)步驟，腐蝕過程由電子轉(zhuǎn)移控制逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檠鯏U(kuò)散控制，造成了電偶腐蝕電流由大到小的變化趨勢。

圖2 陽極氧化鋁合金和不銹鋼在不同Cl–濃度下電偶腐蝕電流的變化曲線

圖3為不同Cl–濃度條件下陽極氧化5A06鋁合金和1Cr18Ni9Ti不銹鋼偶接后的電偶腐蝕電流密度的變化。由圖3可知，電偶腐蝕電流密度隨著Cl–濃度增加呈現(xiàn)出先升高后降低的變化規(guī)律，當(dāng)Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%時(shí)電偶腐蝕電流密度達(dá)到最大值，為16.56 μA/cm2。說明當(dāng)Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于3.5%時(shí)，Cl–濃度增大了鋁合金電偶腐蝕的敏感性。但當(dāng)Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過3.5%后，隨著Cl–濃度增加，電偶腐蝕電流反而降低。圖4為通過溶氧儀測定的相同溫度下不同Cl–濃度溶液中溶解氧的含量，可以看到Cl–濃度與溶解氧含量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的關(guān)系，由此表明過高的Cl–濃度抑制了溶液中溶解氧的含量[22-23]，間接抑制了偶接對(duì)中的陽極氧化反應(yīng)的進(jìn)行，此時(shí)Cl–濃度對(duì)電偶腐蝕電流的抑制作用大于促進(jìn)作用，因此電偶腐蝕電流隨著Cl–濃度的增大而降低。當(dāng)Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%時(shí)，促進(jìn)電偶腐蝕敏感性和抑制溶解氧含量的綜合效果使電偶腐蝕電流密度達(dá)到最大值。

圖3 電偶電流密度隨Cl–濃度的變化曲線

圖4 溶解氧含量隨Cl–濃度的變化曲線

2.2 Cl–濃度對(duì)電偶腐蝕電位的影響

表4為陽極氧化5A06鋁合金和1Cr18Ni9Ti不銹鋼在不同Cl–濃度條件下，偶接前和偶接20 h后的電偶電位。由表4可見，陽極氧化5A06鋁合金的電極電位比1Cr18Ni9Ti不銹鋼的電極電位負(fù)，因此偶接后陽極氧化鋁合金作為陽極加速腐蝕，而不銹鋼作為陰極受到保護(hù)。與此同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)電偶腐蝕20 h后，陽極5A06和陰極1Cr18Ni9Ti的電極電位均出現(xiàn)不同程度的負(fù)移，說明陰陽極表面均出現(xiàn)了不同程度的腐蝕。

表4 陽極氧化鋁合金和不銹鋼偶接對(duì)在不同Cl–濃度下的電偶腐蝕電位

Tab.4 Galvanic corrosion potential of anodic aluminum alloy and stainless steel in different Cl– concentration

2.3 EIS分析

圖5為不同Cl–濃度條件下偶接20 h后陽極氧化5A06鋁合金試樣的電化學(xué)阻抗譜。由圖5a可見，Nyquist曲線由兩個(gè)容抗弧組成，分別對(duì)應(yīng)陽極氧化膜的雙層結(jié)構(gòu)。高頻區(qū)的容抗弧反映出陽極氧化膜中多孔層的信息，不同Cl–濃度下電偶腐蝕后，試樣在高頻區(qū)容抗弧半徑大小基本接近，說明5A06陽極氧化膜多孔層的阻抗不隨Cl–濃度的變化而發(fā)生明顯變化；而低頻區(qū)的容抗弧則反映了陽極氧化膜阻擋層的信息，不同Cl–濃度下電偶腐蝕后，低頻區(qū)容抗弧半徑大小依次為0.5%>8%>6.5%>2%>5%>3.5%，說明當(dāng)Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%時(shí)，氧化膜阻擋層的阻抗值最小，耐蝕性最差。此外，低頻區(qū)容抗弧半徑顯著大于高頻區(qū)容抗弧的半徑，表明陽極氧化膜阻擋層的極化電阻遠(yuǎn)大于多孔層的極化電阻，阻擋層起主要的防腐蝕作用。由Bode圖可以觀察到兩條曲線，如圖5b所示，分別是相位角曲線和阻抗模值曲線，相位角曲線隨頻率的降低先減小后增大，相位角曲線在低頻區(qū)和高頻區(qū)分別存在兩個(gè)波峰并與Nyquist圖中的容抗弧相對(duì)應(yīng)。

圖5 陽極氧化5A06試樣在不同Cl–濃度下偶接20 h后的電化學(xué)阻抗譜

上文提到的EIS擬合均是通過圖6所示的等效電路進(jìn)行，雙時(shí)間常數(shù)EIS的電路碼為()()。圖中，s表示溶液電阻，p和b分別表示氧化膜多孔層和阻擋層的電阻；P和b為陽極氧化膜雙電層的常相位角元件，即不完美電容，其阻抗可表示為CPE=[(j)]–1，其中j代表虛數(shù)單位，代表角頻率，代表頻率色散系數(shù)。由于多孔層和阻擋層不具有均勻性，多孔層和阻擋層處的非理想電容為恒定相位元素CPE，恒定相位元素用于解釋各層性質(zhì)的不規(guī)則性和變化，代表頻散因子，范圍為0～1，當(dāng)=1時(shí)，CPE可被視為恒電容。

圖6 擬合陽極氧化5A06鋁合金試樣EIS數(shù)據(jù)的等效電路

表5為EIS擬合后得到的電化學(xué)參數(shù)，由表可見，陽極氧化膜阻擋層的電阻值b比多孔層電阻值p高約1個(gè)數(shù)量級(jí)，說明陽極氧化膜中阻擋層起主要的防腐蝕作用。可以看到電偶腐蝕20 h后，阻擋層電阻值b隨Cl–濃度變化的規(guī)律表現(xiàn)為0.5%>8%>6.5%> 2%>5%>3.5%，與電偶腐蝕電流的規(guī)律相一致（圖2）。當(dāng)Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%時(shí)，b最小，阻擋層的耐腐蝕性最差；而當(dāng)Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，b最大，阻擋層的耐腐蝕性最好。

表5 EIS所得陽極氧化鋁合金在不同Cl–濃度下偶接20 h后的電化學(xué)參數(shù)

Tab.5 Electrochemical parameters of anodic aluminum alloy prepared by EIS after coupling in different Cl– concentrations for 20 h

2.4 腐蝕形貌及組成分析

圖7為陽極氧化5A06鋁合金原始試樣和在不同Cl–濃度條件下電偶腐蝕20 h后試樣的表面宏觀形貌。由圖7a—g可見，陽極氧化鋁合金原始試樣表面沒有明顯缺陷，在Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%和8%溶液中腐蝕后，陽極氧化5A06鋁合金試樣氧化膜較完整，膜層上僅有少量點(diǎn)蝕坑分布；而在Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%溶液中腐蝕20 h后，陽極氧化5A06鋁合金試樣氧化膜表面的點(diǎn)蝕坑數(shù)量最多，腐蝕最嚴(yán)重。1Cr18Ni9Ti作為電偶對(duì)的陰極，電極表面發(fā)生還原反應(yīng)，受到保護(hù)，實(shí)驗(yàn)前后試樣表面無顯著變化。

圖8為陽極氧化5A06鋁合金原始試樣和不同Cl–濃度條件下偶接20 h后的微觀形貌。由圖8可見，與原始試樣表面相比，偶接20 h后陽極氧化5A06鋁合金表面零散分布著點(diǎn)蝕坑，通過Image J軟件計(jì)算陽極氧化鋁合金在不同Cl–濃度下電偶腐蝕20 h后膜層孔隙率的結(jié)果表明（表6），氧化膜表面孔隙率大小依次為3.5%>5%>2%>6.5%>8%>0.5%，且當(dāng)Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%時(shí)，陽極氧化5A06鋁合金氧化膜表面點(diǎn)蝕坑之間形成腐蝕通道連接成片。

選取電偶腐蝕后陽極氧化5A06鋁合金表面典型的點(diǎn)蝕坑進(jìn)行觀察（圖9），并針對(duì)不同區(qū)域進(jìn)行能譜分析（表7）。由圖9可見，點(diǎn)蝕坑呈橢球狀，中間凹陷處為黑色，蝕坑邊緣為白色。EDS結(jié)果表明，點(diǎn)1、4處為陽極氧化膜表面無缺陷處，氧化膜主要由O和Al元素組成，Mg為鋁合金中的第二相元素，而Cl、S、Cr元素分別為腐蝕環(huán)境、硫酸陽極化工藝和陽極氧化后封孔處理時(shí)所引入。圖9點(diǎn)蝕坑中黑色區(qū)域點(diǎn)2、5的能譜分析結(jié)果表明（表7），其主要成分為Al和O，且Al元素含量略高于O元素含量，與點(diǎn)1、4處元素成分比較可以發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)蝕坑中Al元素含量明顯升高、而O元素含量降低，說明此處陽極氧化膜發(fā)生了溶解并且部分基體暴露，可以推斷黑色區(qū)域?yàn)楸┞兜幕w，溶液中的O2通過孔隙與基體發(fā)生氧化反應(yīng)，過程如反應(yīng)(1)所示。此外點(diǎn)2、5區(qū)域沒有Mg元素存在，這是由于Mg元素相比Al元素更加活潑，因此Cl–在氧化膜表面活性處（缺陷或Mg元素等第二相粒子附近）發(fā)生吸附[24-25]，并與活潑的Mg元素優(yōu)先發(fā)生反應(yīng)，從而誘發(fā)點(diǎn)蝕坑，促進(jìn)了陽極氧化膜陽極溶解反應(yīng)的進(jìn)行。點(diǎn)蝕坑周圍白色腐蝕產(chǎn)物的EDS結(jié)果顯示（點(diǎn)3、6），與點(diǎn)1、4相比，點(diǎn)蝕坑周圍的O元素含量升高，Al元素含量降低，說明此處氧化膜發(fā)生了溶解，并有腐蝕產(chǎn)物附著在表面，且Al元素和O元素的比例為1∶2～1∶3，可以推斷白色腐蝕產(chǎn)物主要由AlOOH或Al(OH)3構(gòu)成[26]，AlOOH或Al(OH)3形成沉淀附著在點(diǎn)蝕坑周圍。

圖7 陽極氧化5A06鋁合金原始試樣及在不同Cl–濃度下偶接20 h后試樣的宏觀形貌

圖8 陽極氧化5A06鋁合金原始試樣及在不同Cl–濃度下偶接20 h后的微觀形貌

表6 不同Cl–濃度下偶接20 h后陽極氧化膜層的孔隙率

Tab.6 Porosity of anodic oxidation film in NaCl solution with different Cl– concentration after coupling for 20 h　%

圖9 5A06鋁合金在不同Cl–濃度下偶接20 h后陽極氧化膜表面典型點(diǎn)蝕坑形貌

4Al+3O2+6H2O→4Al(OH)3(1)

表7 不同位置的EDS測試結(jié)果

Tab.7 EDS test results at different locations　at.%

2.5 電偶腐蝕過程及機(jī)理分析

鋁合金陽極氧化過程中，氧化膜的形成和溶解同時(shí)進(jìn)行。氧化膜的形成過程由反應(yīng)(2)描述，氧化膜生長過程中形成的Al2O3膜和溶液中H+會(huì)發(fā)生反應(yīng)，造成陽極氧化膜表面形成孔洞，溶解過程由反應(yīng)(3)描述[27]。

2Al+3H2O→Al2O3+6H++e–(2)

Al2O3+6H+→2Al++3H2O (3)

因此鋁合金表面陽極氧化膜具有多孔結(jié)構(gòu)，這些多孔及缺陷處在電偶腐蝕過程中會(huì)優(yōu)先發(fā)生腐蝕，形成點(diǎn)蝕坑。點(diǎn)蝕坑逐漸長大并與鄰近的點(diǎn)蝕坑之間形成腐蝕通道，蝕坑中閉塞電池的自催化作用以及腐蝕介質(zhì)的滲透引起蝕坑內(nèi)部腐蝕加劇，點(diǎn)蝕坑逐漸長大至連接成片。隨著反應(yīng)進(jìn)行，陽極氧化膜表面點(diǎn)蝕坑附近逐漸形成了AlOOH或Al(OH)3，同時(shí)溶液中Cl–選擇性吸附在陽極氧化膜的空隙或缺陷處，并在反應(yīng)中逐步取代Al(OH)3中的羥基，形成Al(OH)Cl3–x(< 3)暫態(tài)中間化合物并最終形成可溶性腐蝕產(chǎn)物AlCl3，從而導(dǎo)致陽極氧化膜不斷溶解[28]。其過程由反應(yīng)(4)—(6)描述。

Al(OH)3+Cl–=Al(OH)2Cl+OH–(4)

Al(OH)2Cl +Cl–=Al(OH)Cl2+OH–(5)

Al(OH)Cl2+Cl–=AlCl3+OH–(6)

隨著鋁合金表面陽極氧化膜的破壞，基體暴露在溶液中，氧化膜的孔隙有利于O2擴(kuò)散至基體并發(fā)生氧化反應(yīng)，促進(jìn)了基體陽極溶解反應(yīng)的進(jìn)行。與此同時(shí)，基體Al與溶液中O2和水反應(yīng)生成的Al(OH)3又阻礙了溶液中O2與基體的氧化反應(yīng)，對(duì)基體產(chǎn)生了保護(hù)作用，使得陽極氧化膜表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)的破壞—修復(fù)—破壞的循環(huán)往復(fù)過程，即氧化膜具有自我修復(fù)功能，因此由圖2觀察到電偶腐蝕電流的變化呈現(xiàn)出鋸齒狀。

此外，Cl–濃度的升高促進(jìn)了陽極氧化膜的溶解，使得電偶腐蝕速率表現(xiàn)出隨Cl–濃度升高不斷增加的趨勢；但Cl–濃度的升高同時(shí)抑制了溶液中溶解氧含量，間接抑制了電偶腐蝕陽極反應(yīng)的進(jìn)行，因此電偶腐蝕速率呈現(xiàn)出隨Cl–濃度升高達(dá)到最大值后又降低的規(guī)律。當(dāng)Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于3.5%時(shí)，其促進(jìn)溶解作用大于抑制反應(yīng)作用，表現(xiàn)為隨著Cl–濃度增大，電偶電流逐漸增大；當(dāng)Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為3.5%時(shí)，促進(jìn)作用和抑制作用達(dá)到一個(gè)相對(duì)平衡的狀態(tài)，兩種因素的綜合作用使得此時(shí)的電偶電流達(dá)到最大；當(dāng)Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于3.5%時(shí)，其抑制反應(yīng)作用大于促進(jìn)溶解作用，表現(xiàn)為隨著Cl–濃度增大，電偶電流逐漸減小。

3 結(jié)論

1）5A06鋁合金陽極氧化膜具有自修復(fù)功能，電偶腐蝕過程中5A06鋁合金陽極氧化膜表面的腐蝕產(chǎn)物對(duì)點(diǎn)蝕坑產(chǎn)生堵塞，阻礙了溶液中Cl–進(jìn)一步和基體發(fā)生反應(yīng)，陽極氧化膜表現(xiàn)為破壞—修復(fù)—破壞的循環(huán)往復(fù)過程，即電偶腐蝕電流出現(xiàn)鋸齒狀波動(dòng)。

2）Cl–濃度對(duì)陽極氧化5A06鋁合金的電偶腐蝕速率有顯著影響，電偶電流密度隨著Cl–濃度的變化表現(xiàn)為3.5%>5%>2%>6.5%>8%>0.5%。溶液中Cl–既可以促進(jìn)鋁合金陽極氧化膜的溶解，增加鋁合金電偶腐蝕的敏感性，也會(huì)降低溶液中溶解氧的濃度從而抑制陽極反應(yīng)發(fā)生。兩種因素的綜合作用，使電偶腐蝕速率呈現(xiàn)出先增大后減小的變化趨勢。

3）當(dāng)Cl–質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%時(shí)，陽極氧化5A06鋁合金的腐蝕電流密度最大，為16.56 μA/cm2，此時(shí)陽極氧化膜表面的孔隙率最大，腐蝕最嚴(yán)重。

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Effect of Cl–Concentration on Corrosion Behavior of Anodized 5A06 Aluminum Alloy/1Cr18Ni9Ti Stainless Steel Coupling

1,1,1,2,1,1,1

(1. School of Civil Aviation, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China; 2. National Key Laboratory of Special Technology on UAV, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710065, China)

The work aims to study the galvanic corrosion mechanism of anodized 5A06 aluminum alloy/1Cr18Ni9Ti stainless steel coupling and the effect of Cl–concentration on its corrosion behavior, It provides a basis for the corrosion and protection of aluminum alloy in different service environments. The galvanic corrosion experiments of anodized 5A06 aluminum alloy and 1Cr18Ni9Ti stainless steel were set at different Cl–concentrations. The effect of Cl–concentration on the corrosion behavior of anodized 5A06 aluminum alloy was discussed, according to the analysis of the change law of the corrosion current, the characterization of the surface corrosion morphology and composition, and the electrochemical test. With the increasing of corrosion time, the galvanic current fluctuated zigzag and gradually decreases and then tended to be stable. The variation of galvanic current with Cl–concentration was 3.5%>5%>2%>6.5%>8%>0.5%，When the Cl–concentration was 3.5%, the maximum galvanic current was 16.56 μA/cm2. In the process of galvanic corrosion, the corrosion products on the surface of 5A06 aluminum alloy anodic oxide film block the pitting pits, hinder the further reaction of Cl–with substrate in solution. The anodic oxide film shows a cyclic process of destructing-repairing-destructing; Cl–can not only promote the dissolution of anodic oxide film of aluminum alloy, increase the sensitivity of galvanic corrosion of aluminum alloy, but also reduce the concentration of dissolved oxygen in solution, which help to inhibit the occurrence of anodic reaction. When the concentration of Cl–is less than 3.5%, the effect of promoting dissolution is greater than that of inhibiting reaction, and when the concentration of Cl–is more than 3.5%, the effect of inhibiting reaction is more obvious than that of promoting dissolution. Therefore, The galvanic corrosion rate increases first and then decreases with the increase of Cl–concentration。

anodic oxidation; 5A06 aluminum alloy; galvanic corrosion; Cl–concentration; pitting

TG174.4

A

1001-3660(2022)07-0161-08

10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.07.015

2021–08–12；

2021–09–29

2021-08-12；

2021-09-29

國家自然科學(xué)基金（52001256）；陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（2021JM055）

National Natural Science Foundation of China (52001256); Natural Science Foundation of Shaanxi Province (2021JM055)

梁明輝（1997—），男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)椴牧媳砻娓g與防護(hù)技術(shù)。

LIANG Ming-hui (1997-), Male, Postgraduate, Research focus: materials surface protection and corrosion technology.

吳向清（1968—），女，博士，副教授，主要研究方向?yàn)椴牧媳砻娓g與防護(hù)技術(shù)。

WU Xiang-qing (1968-), Female, Doctor, Associate professor, Research focus: materials surface protection and corrosion technology.

梁明輝, 吳向清, 謝發(fā)勤, 等. Cl–濃度對(duì)陽極氧化5A06鋁合金/1Cr18Ni9Ti不銹鋼偶接件腐蝕行為的影響[J]. 表面技術(shù), 2022, 51(7): 161-168.

LIANG Ming-hui, WU Xiang-qing, XIE Fa-qin, et al. Effect of Cl–Concentration on Corrosion Behavior of Anodized 5A06 Aluminum Alloy/1Cr18Ni9Ti Stainless Steel Coupling[J]. Surface Technology, 2022, 51(7): 161-168.

責(zé)任編輯：萬長清