鋁及鋁合金在自然水環(huán)境中的腐蝕行為對(duì)比研究

楊博均，魏木孟，鄧玉，范國(guó)棟，姚敬華,2，王晶晶,2

（1.中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所廈門(mén)材料研究院，福建 廈門(mén) 361101；2.海洋腐蝕與防護(hù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266101）

鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度高、良好的塑性和耐蝕性、易加工成形、可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)行業(yè)，逐漸成為海洋工程及海洋用船舶的熱門(mén)材料，是船板及船殼制造的重要材料之一。目前，針對(duì)各類(lèi)鋁合金在海水環(huán)境中的腐蝕行為已有大量研究，但多種類(lèi)鋁合金在不同水環(huán)境下的橫向?qū)Ρ雀g行為的研究還較為少見(jiàn)。水環(huán)境是一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境，不同水域由于海水成分、水溫、溶解氧、污損生物種類(lèi)及其代謝產(chǎn)物等條件的差異，對(duì)各類(lèi)海洋工程及船舶用材料的腐蝕程度千差萬(wàn)別。因此，研究鋁合金材料不同水域的腐蝕問(wèn)題對(duì)海洋工程裝備的發(fā)展意義重大。

在江河入?？诟浇?，伴隨著潮漲潮落，存在一種特殊的水環(huán)境，處在其中的船舶材料及海工設(shè)施等常年受到海水及淡水的交替作用。本文主要在九龍江入海口淡海水交替自然環(huán)境下，開(kāi)展了LM純鋁（試驗(yàn)對(duì)比試樣）、5083鋁合金（快艇、游艇等國(guó)產(chǎn)替代用船體材料）、LFM（船舶焊接件、鈑金件、儀表等船舶工程用材料）去包鋁及帶包鋁等4種鋁及鋁合金材料的腐蝕性能研究，同時(shí)在廈門(mén)海水環(huán)境及三明淡水環(huán)境同步開(kāi)展了4種鋁合金材料的腐蝕性能對(duì)比研究。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)其腐蝕形貌及腐蝕數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，對(duì)腐蝕規(guī)律進(jìn)行了初步探討，并對(duì)其長(zhǎng)周期腐蝕行為進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

1 試驗(yàn)

1.1 設(shè)備及環(huán)境

本次試驗(yàn)采用匯通無(wú)損檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司制造的腐蝕凹坑深度儀（HT-FS-D）進(jìn)行試驗(yàn)樣板的局部腐蝕坑深度測(cè)量，設(shè)備測(cè)量范圍為0~13.2 mm，測(cè)量精度為0.01 mm。設(shè)備測(cè)量方法：本設(shè)備為數(shù)顯探針式設(shè)備，測(cè)量時(shí)將設(shè)備探針接觸到腐蝕坑周邊試驗(yàn)樣板表面進(jìn)行調(diào)零，然后將調(diào)零后的設(shè)備放置在檢測(cè)部位，即可顯示腐蝕坑的腐蝕深度。

本次試驗(yàn)采用德國(guó)Seasun公司制造的全自動(dòng)海水監(jiān)測(cè)儀（CTD90M）進(jìn)行3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)的采集工作。設(shè)備主要參數(shù)見(jiàn)表1，3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的主要環(huán)境參數(shù)見(jiàn)表2。

表1 設(shè)備主要參數(shù)測(cè)量范圍及精度表Tab.1 Main parameters measurement range and precision of equipment

表2 試驗(yàn)點(diǎn)主要環(huán)境因素對(duì)照表Tab.2 Comparison table of main environmental parameters of 3 testing sites

由表2可以看出，淡海水環(huán)境試驗(yàn)點(diǎn)及海水環(huán)境試驗(yàn)點(diǎn)的水溫、pH值及溶解氧相差不大。淡水環(huán)境試驗(yàn)點(diǎn)由于沒(méi)有海洋調(diào)節(jié)氣候的影響，水溫、pH值較低，溶解氧較高，與其他2類(lèi)水環(huán)境試驗(yàn)點(diǎn)有明顯差別，而3種水環(huán)境鹽度范圍差距顯著。淡水環(huán)境鹽度波動(dòng)范圍在0.005%~0.007%，接近于0；海水環(huán)境鹽度主要在3.0%左右波動(dòng)，受季節(jié)性降雨影響較大；淡海水環(huán)境鹽度波動(dòng)范圍在2%~28%，是3種水環(huán)境中波動(dòng)范圍最大的，筆者單獨(dú)對(duì)其進(jìn)行分析討論。

淡海水環(huán)境潮汐為半日潮，其24 h典型鹽度變化范圍如圖1所示。從圖1中可以發(fā)現(xiàn)，由于淡海水環(huán)境試驗(yàn)點(diǎn)地處九龍江入?？?，大約每12 h存在1次完整的潮汐漲落，而淡水含量隨潮起潮落變化很大，最終使得淡海水點(diǎn)的鹽度變化范圍十分明顯，最高可以達(dá)到2.8%左右，而最低僅有0.2%左右，最大變化量達(dá)到了2.8%。鹽度的急劇變化為研究鋁及鋁合金的腐蝕提供了一個(gè)良好的試驗(yàn)環(huán)境。

圖1 淡海水交替自然環(huán)境鹽度隨時(shí)間的變化曲線Fig.1 Change of the salinity with time in freshwater-seawater alternating natural environment

1.2 材料

試驗(yàn)用材料選擇典型的鋁及鋁合金（化學(xué)成分見(jiàn)表3），試樣尺寸為100 mm×200 mm×3 mm，所有試驗(yàn)樣板表面用金屬清洗劑除油，再用蒸餾水清洗，無(wú)水乙醇浸泡、脫水、吹干。投樣前在靈敏度為0.001 g的天平上稱量，用游標(biāo)卡尺測(cè)量各塊樣品尺寸，精確到0.02 mm。

表3 鋁及鋁合金化學(xué)成分Tab.3 Chemical composition of aluminum and aluminum alloys wt.%

本試驗(yàn)在九龍江入?？诘Ｋ惶孀匀画h(huán)境的全浸區(qū)（北緯24.406°、東經(jīng)117.322°）、廈門(mén)海域全浸區(qū)（北緯24.558°、東經(jīng)118.153°）及斑竹溪淡水自然環(huán)境的全浸區(qū)（北緯26.314°、東經(jīng)117.683°）同時(shí)進(jìn)行，試驗(yàn)周期為2 a。

1.3 方法

根據(jù)GB/T 5776—2005《金屬和合金在表層海水中暴露和評(píng)定的導(dǎo)則》及GB/T 6384—2008《船舶及海洋工程用金屬材料在天然環(huán)境中的海水腐蝕試驗(yàn)方法》，觀察并記錄試驗(yàn)后樣板表面海洋污損生物附著和腐蝕產(chǎn)物特征。按照GB/T 16545—2015《金屬和合金的腐蝕腐蝕試樣上腐蝕產(chǎn)物的清除》中的化學(xué)法進(jìn)行樣板酸洗處理，去除表面的腐蝕產(chǎn)物，并烘干。烘干后的試樣，在干燥器中靜置24 h，采用失重法及局部腐蝕測(cè)量的方法來(lái)分析材料的腐蝕情況，得出年均腐蝕速率及平均點(diǎn)蝕深度數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 腐蝕形貌

4種鋁及鋁合金在3種自然環(huán)境下暴露2 a后的樣板對(duì)比情況如圖2—9所示。

圖2 LM3純鋁在淡海水交替、海水和淡水自然環(huán)境暴露2 a腐蝕產(chǎn)物去除前的外觀形貌Fig.2 Appearance and morphology before corrosion products removed of LM3 pure aluminum in natural environments of freshwater-seawater alternating circumstance (a), seawater (b) and fresh water (c) for 2 years

圖3 5083鋁合金淡海水交替、海水和淡水自然環(huán)境暴露2 a腐蝕產(chǎn)物去除前的外觀形貌Fig.3 Appearance and morphology before corrosion products removed of 5083 aluminum alloy in natural environments of freshwater-seawater alternating circumstance (a), seawater (b) and fresh water (c) for 2 years

圖4 LF6M去包鋁淡海水交替、海水和淡水自然環(huán)境暴露2 a腐蝕產(chǎn)物去除前的外觀形貌Fig.4 Appearance and morphology before corrosion products removed of LF6M unclad aluminum in natural environments of freshwater-seawater alternating circumstance (a), seawater (b) and fresh water (c) for 2 years

圖5 LF6M帶包鋁淡海水交替（a）、海水（b）和淡水（c）自然環(huán)境暴露2 a腐蝕產(chǎn)物去除前的外觀形貌Fig.5 Appearance and morphology before corrosion products removed of LF6M clad aluminum in natural environments of freshwater-seawater alternating circumstance (a), seawater (b) and fresh water (c) for 2 years

圖7 5083鋁合金淡海水交替、海水和淡水自然環(huán)境暴露2 a腐蝕產(chǎn)物去除后的外觀形貌Fig.7 Appearance and morphology after corrosion products removed of 5083 aluminum alloy in natural environments of freshwater-seawater alternating circumstance (a), seawater (b) and fresh water (c) for 2 years

圖9 LF6M帶包鋁淡海水交替、海水和淡水自然環(huán)境暴露2 a腐蝕產(chǎn)物去除后的外觀形貌Fig.9 Appearance and morphology after corrosion products removed of LF6M clad aluminum in natural environments of freshwater-seawater alternating circumstance (a), seawater (b) and fresh water (c) for 2 years

由于鋁及鋁合金本身無(wú)防污能力，污損生物極易附著在金屬表面。由圖2—5可見(jiàn)，4種鋁及鋁合金在淡海水環(huán)境暴露2 a后，污損生物呈雙層附著，上層主要為大量直徑超過(guò)8 cm成熟牡蠣，下層為藤壺，邊緣有少量樹(shù)枝螅；在海水環(huán)境暴露2 a后，樣板表面的污損生物與淡海水環(huán)境類(lèi)似，也出現(xiàn)局部雙層附著，主要為成年藤壺、海蠣及少量海鞘。從圖6—9可以看出，將淡海水及海水環(huán)境下的材料進(jìn)行酸洗，去除污損生物后，材料墊片及污損生物附著周邊堆積大量白色腐蝕產(chǎn)物，污損生物附著部位有大量局部腐蝕坑。淡水環(huán)境暴露2 a后，4種鋁及鋁合金材料均無(wú)污損生物附著，但去除污損生物后，材料表面均可見(jiàn)明顯白色腐蝕產(chǎn)物，其中LFM帶包鋁及去包鋁可見(jiàn)局部腐蝕坑。從腐蝕產(chǎn)物去除后照片可以看出，4種鋁及鋁合金在淡海水交替環(huán)境下腐蝕密度最大，淡水環(huán)境次之，海水環(huán)境下最小。

圖6 LM3純鋁淡海水交替、海水和淡水自然環(huán)境暴露2 a腐蝕產(chǎn)物去除后的外觀形貌Fig.6 Appearance and morphology after corrosion products removed of LM3 pure aluminum in natural environments of freshwater-seawater alternating circumstance (a), seawater (b) and fresh water (c) for 2 years

鋁及鋁合金是易鈍化金屬，在其表面易形成保護(hù)性鈍化膜，其主要腐蝕形貌為點(diǎn)蝕、斑蝕及縫隙腐蝕（見(jiàn)圖10—12）。從表4—6可以看出，4種鋁及鋁合金材料在海水自然環(huán)境下的局部腐蝕深度是最小的。除LM純鋁外，其他3種鋁合金材料在0.5、1 a時(shí)，在淡水環(huán)境下的局部腐蝕最大，而到2 a期時(shí)，淡海水交替自然環(huán)境下的局部腐蝕深度出現(xiàn)反超。LM純鋁在淡水環(huán)境的局部腐蝕最為嚴(yán)重，2 a時(shí)出現(xiàn)腐蝕穿孔現(xiàn)象。

圖10 LM3純鋁暴露2 a后局部腐蝕微觀形貌Fig.10 Two years exposure of LM3 pure aluminum local corrosion morphology (a) freshwater-seawater alternating natural environment (b) seawater (c) freshwater (magnified 100 times)

表4 在淡海水交替自然環(huán)境中鋁及鋁合金的腐蝕數(shù)據(jù)Tab.4 Corrosion data sheet of aluminum and aluminum alloys in freshwater-seawater alternating natural environment

2.2 腐蝕速率對(duì)比及機(jī)理探討

4種鋁及鋁合金在3種水環(huán)境下的腐蝕速率隨時(shí)間變化曲線如圖13所示。可以發(fā)現(xiàn)，4種材料在淡海水交替自然環(huán)境的腐蝕速率都是最大的。LM純鋁和5083鋁合金在淡水環(huán)境下的腐蝕速率最小，在海水環(huán)境下居中，兩者相差不大。LFM去包鋁和帶包鋁則相反，在海水環(huán)境下最小，在淡水環(huán)境下居中。在3種自然環(huán)境中，LM純鋁和5083鋁合金在3種自然環(huán)境下的腐蝕速率隨時(shí)間的延長(zhǎng)均逐漸呈下降趨勢(shì)。LFM去包鋁和帶包鋁，除淡水環(huán)境之外，在淡海水交替和海水自然環(huán)境下的腐蝕速率隨時(shí)間的延長(zhǎng)均呈下降趨勢(shì)。4種鋁及鋁合金材料在淡海水交替自然環(huán)境下的腐蝕速率隨時(shí)間的延長(zhǎng)下降都是最快的。

圖13 腐蝕速率隨時(shí)間的變化Fig.13 Variation chart of corrosion rate: a) LM3; b) 5083 aluminum alloy; c) LF6M unclad aluminum; d) LF6M clad aluminum

表6 在淡水自然環(huán)境中鋁及鋁合金的腐蝕數(shù)據(jù)Tab.6 Corrosion data sheet of aluminum and aluminum alloys in freshwater

圖11 5083鋁合金暴露2 a后局部腐蝕微觀形貌Fig.11 Local corrosion morphology of 5083 aluminum alloy after exposure for 2 years: a) freshwater-seawater alternating natural environment; b) seawater; c) freshwater

圖12 LF6M鋁合金暴露2 a后局部腐蝕微觀形貌Fig.12 Local corrosion morphology of LF6M aluminum alloyafter exposure for 2 years: a) freshwater-seawater alternating natural environment; b) seawater; c) freshwater

由于LM純鋁作為對(duì)比材料，添加其他成分較少，而5083鋁合金、LFM鋁合金同屬鋁鎂合金類(lèi)，實(shí)際用途廣泛，性能優(yōu)良。下面重點(diǎn)以LFM鋁合金為研究對(duì)象，對(duì)其3種自然環(huán)境下的腐蝕機(jī)理進(jìn)行具體討論。

由表4—6可以看出，就腐蝕速率而言，LFM鋁合金（除淡水環(huán)境外）的腐蝕速率均隨時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，且在淡海水交替環(huán)境下的腐蝕速率最大。對(duì)LFM帶包鋁來(lái)說(shuō)，淡海水環(huán)境腐蝕速率是海水環(huán)境下的3~6倍，淡水環(huán)境下的1.02~1.6倍；對(duì)LFM去包鋁來(lái)說(shuō)，淡海水環(huán)境腐蝕速率是海水環(huán)境下的4~5倍，淡水環(huán)境下的1.8~6.6倍。就局部腐蝕而言，對(duì)LFM帶包鋁及去包鋁來(lái)說(shuō)，雖然在0.5 a短周期試驗(yàn)時(shí)，淡水環(huán)境點(diǎn)的局部腐蝕深度（平均深度、最大深度）最大，淡海水交替點(diǎn)次之，海水最小，但在試驗(yàn)1 a期完成后，淡海水點(diǎn)局部腐蝕深度與淡水點(diǎn)差距已逐步縮小。2 a期試驗(yàn)結(jié)束后，LFM淡海水點(diǎn)局部腐蝕深度已全面反超淡水點(diǎn)，其中LFM去包鋁的平均腐蝕深度、最大腐蝕深度分別達(dá)1.20、1.94 mm；LFM帶包鋁的平均腐蝕深度、最大腐蝕深度分別達(dá)1.51、1.64 mm。由圖8—9可發(fā)現(xiàn)，LFM鋁合金（帶包鋁及去包鋁）點(diǎn)蝕密度從大到小的試驗(yàn)環(huán)境為淡海水、淡水、海水。結(jié)合LFM鋁合金在不同試驗(yàn)環(huán)境下的局部腐蝕深度、平均腐蝕速率及點(diǎn)蝕密度可以看出，LFM帶包鋁及去包鋁在淡海水交替自然環(huán)境下的耐蝕性最差，淡水自然環(huán)境的耐蝕性居中，海水耐蝕性最好。

圖8 LF6M去包鋁淡海水交替、海水和淡水自然環(huán)境暴露2 a腐蝕產(chǎn)物去除后的外觀形貌Fig.8 Appearance and morphology after corrosion products removed of LF6M unclad aluminum in natural environments of freshwater-seawater alternating circumstance (a), seawater (b) and fresh water (c) for 2 years

淡水自然環(huán)境屬于弱腐蝕介質(zhì)，其腐蝕性較小，且LFM鋁合金表面屬于鈍態(tài)，故不易發(fā)生大面積的均勻腐蝕。但由于LFM鋁鎂合金本身存在夾雜物、晶界析出物等缺陷，以及淡水環(huán)境中仍存在一些侵蝕性離子，主要為HCO－和OH，為L(zhǎng)FM鋁合金點(diǎn)蝕的萌發(fā)創(chuàng)造了條件，具體的點(diǎn)蝕電化學(xué)反應(yīng)為：

陽(yáng)極 Al→Al+3e

陰極 O+2HO+4e→4OH

Al+ 3OH→Al(OH)

Al+3HCO→Al(OH)+3CO

林樂(lè)耘等、穆振軍等通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，LFM帶包鋁在實(shí)海暴露中具有電解質(zhì)效應(yīng)。淡水環(huán)境由于鹽度極低，溶解氧含量上升，HCO濃度顯著下降。正是由于HCO濃度的改變，使得LFM鋁合金基體的腐蝕電位較海水中有所變動(dòng)，而純包鋁層的腐蝕電位不會(huì)發(fā)生明顯變化。該效應(yīng)的結(jié)果會(huì)導(dǎo)致LFM帶包鋁在淡水環(huán)境暴露過(guò)程中局部敏感性加強(qiáng)，在鋁合金表面建立起局部的電化學(xué)電池，使得金屬溶解，萌發(fā)局部腐蝕。局部腐蝕具有很強(qiáng)的自催化作用，由于腐蝕產(chǎn)物的堆積，腐蝕部位被腐蝕產(chǎn)物阻擋遮蔽，使得腐蝕坑內(nèi)外離子交換反應(yīng)不易發(fā)生。腐蝕產(chǎn)物的水解，會(huì)生成Al(OH)沉淀，造成腐蝕坑內(nèi)的溶液酸化，即pH值降低，抑制鋁合金本身的鈍化反應(yīng)，同時(shí)溶解點(diǎn)蝕坑底部金屬，并向縱深處發(fā)展，最終導(dǎo)致LFM帶包鋁局部腐蝕深度較大。LFM去包鋁無(wú)包鋁層，基體直接暴露在淡水環(huán)境中，其腐蝕機(jī)理與LFM帶包鋁類(lèi)似，傾向于局部腐蝕。

在海水環(huán)境中，LFM鋁合金除淡水環(huán)境所述反應(yīng)之外，由于自身缺陷等因素，不完整的氧化膜與海水中大量Cl發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，破壞鋁合金基體氧化膜，腐蝕裸露的鋁基體，具體反應(yīng)為：

A1+HO?H+Al(OH)

Al(OH)+Cl?Al(OH)Cl

Al(OH)Cl+HO ?Al(OH)Cl + H

從表5可以發(fā)現(xiàn)，由于實(shí)海暴露中的“電解質(zhì)效應(yīng)”，LFM帶包鋁以包鋁層作為犧牲陽(yáng)極，以鋁鎂合金基體作為被保護(hù)的陰極，LFM帶包鋁局部腐蝕基本可以忽略不計(jì)，主要以均勻腐蝕為主。鋁鎂合金本身是易鈍化金屬，在海水中耐蝕性較強(qiáng)，故LFM去包鋁在海水環(huán)境中亦傾向于全面腐蝕，其局部腐蝕深度也是3種環(huán)境中最小的。

表5 在海水自然環(huán)境中鋁及鋁合金的腐蝕數(shù)據(jù)Tab.5 Corrosion data sheet of aluminum and aluminum alloys in seawater

在淡海水交替自然環(huán)境中，由于淡海水交替環(huán)境特殊的鹽度變化，LFM鋁合金暴露在該環(huán)境中，受到海水環(huán)境“電解質(zhì)效應(yīng)”的影響的同時(shí)，電位序發(fā)生了變化，與海水環(huán)境相比，發(fā)生腐蝕性逆轉(zhuǎn)，反而加重了LFM鋁合金的局部腐蝕。當(dāng)海水退潮時(shí)，其鹽度低至0.2%左右，與淡水環(huán)境接近。此時(shí)，LFM鋁合金如上文所述，具有較強(qiáng)的點(diǎn)蝕敏感性，容易發(fā)生點(diǎn)蝕。同時(shí)由于Cl含量比淡水環(huán)境要高，污損硬殼生物（如牡蠣、藤壺）及微生物（如SRB等）生長(zhǎng)較淡水更為茂盛，污損生物附著分布及其本身結(jié)構(gòu)的不均勻性、腐蝕產(chǎn)物的局部堆積等都會(huì)使材料局部形成氧濃差電池，而污損生物的代謝產(chǎn)物會(huì)破壞鋁合金表面的鈍化膜，也會(huì)引發(fā)縫隙腐蝕及點(diǎn)蝕。在漲潮的近海水處，環(huán)境鹽度最高可達(dá)2.8%左右，介質(zhì)中存在較多Cl。Cl的存在，一方面，在局部腐蝕萌發(fā)后，會(huì)使得溶液酸化，蝕孔內(nèi)金屬活化溶解，形成閉塞電池效應(yīng)，加重局部腐蝕；另一方面，在漲潮時(shí)，鹽度接近海水環(huán)境，易產(chǎn)生較重的均勻腐蝕。綜上所述，LFM鋁合金在淡海水交替環(huán)境下既有腐蝕密度高、蝕坑深的局部腐蝕，又有較重的均勻腐蝕，耐蝕性在3種試驗(yàn)環(huán)境中是最差的。

5083鋁合金同LFM鋁合金一樣，同屬高鎂鋁合金，以上機(jī)理同樣適用于5083鋁合金。陳翔峰等、王洪仁等運(yùn)用電化學(xué)手段，通過(guò)測(cè)量5083鋁合金的腐蝕點(diǎn)位、交流阻抗，極化曲線等，也證明了這一點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，5083鋁合金在淡海水交替自然環(huán)境下耐蝕性能最差。

LM純鋁在淡水環(huán)境下暴露2 a已出現(xiàn)腐蝕穿孔現(xiàn)象，局部腐蝕最為嚴(yán)重，耐蝕性能最差。這說(shuō)明Mg、Mn等合金的加入可以有效遏制鋁在淡水環(huán)境下局部腐蝕的發(fā)展。

2.3 腐蝕規(guī)律公式及長(zhǎng)周期腐蝕速率預(yù)測(cè)

根據(jù)所采集的幾種鋁及合金腐蝕數(shù)據(jù)，采用Matlab進(jìn)行回歸處理（見(jiàn)表7、8），發(fā)現(xiàn)4種鋁及鋁合金在3種水環(huán)境下皆符合=at（其中，為暴露時(shí)間；為腐蝕速率，mm/a）這種規(guī)律。對(duì)局部腐蝕來(lái)說(shuō)，=bt，其中為局部腐蝕深度，mm?？紤]到鋁合金以局部腐蝕為主要考察對(duì)象，所以主要對(duì)局部腐蝕的協(xié)同影響因子進(jìn)行考察。

表7 4種鋁及鋁合金腐蝕速率與暴露時(shí)間關(guān)系表Tab.7 Relation table of 4 aluminum and aluminum alloys with corrosion rate and the exposure time

表8 4種鋁及鋁合金局部腐蝕深度與暴露時(shí)間關(guān)系Tab.8 Relation table of 4 aluminum and aluminum alloys with local corrosion depth and the exposure time

由擬合數(shù)據(jù)得到3種環(huán)境對(duì)4種材料的影響情況如下：

1）對(duì)LM純鋁來(lái)說(shuō)，∶∶=1∶4.3∶0.5；∶∶=1∶1.42∶2.08，說(shuō)明LM純鋁在淡海水中的腐蝕速率較快，但根據(jù)局部腐蝕影響因子，淡水環(huán)境對(duì)其影響最大。

2）對(duì)5083來(lái)說(shuō)，∶∶=1∶6.10∶0.30；∶∶=1∶2.07∶1.35，說(shuō)明不管從平均腐蝕速率還是局部腐蝕深度來(lái)看，淡海水環(huán)境對(duì)其的影響都是最大的。

3）對(duì)LFM去包鋁來(lái)說(shuō)，∶∶1∶4.89；∶∶=1∶1.90∶1.92。從局部腐蝕來(lái)看，海水環(huán)境對(duì)LFM去包鋁影響最小，淡海水交替環(huán)境和淡水環(huán)境對(duì)其影響較為接近；但從腐蝕速率上看，淡海水交替環(huán)境卻比淡水環(huán)境下大得多，是海水環(huán)境的4.89倍。這說(shuō)明LFM去包鋁在淡海水交替環(huán)境中，既有與淡水環(huán)境相當(dāng)?shù)木植扛g，又有嚴(yán)重的全面腐蝕。綜合來(lái)看，LFM去包鋁在淡海水交替環(huán)境的耐蝕性最差。

4）對(duì)LFM帶包鋁來(lái)說(shuō)，∶∶=1∶4.66∶3.77；∶∶=1∶15.17∶16.41。與LFM去包鋁局部腐蝕影響因子相比，可以發(fā)現(xiàn)，LFM帶包鋁的包鋁層在海水環(huán)境下可以對(duì)基材起到有效的保護(hù)，在淡水和淡海水交替環(huán)境下則達(dá)不到預(yù)期的效果。雖然淡水環(huán)境的局部腐蝕2 a后的影響略大于淡海水環(huán)境，但腐蝕速率影響卻比淡海水交替環(huán)境下小。綜合來(lái)說(shuō)，在短周期0.5~1 a時(shí)，LFM帶包鋁在淡水環(huán)境耐蝕性最差，2 a后，其在淡海水交替自然環(huán)境下的耐蝕性能最差。

3 結(jié)論

1）鋁及鋁合金在3種自然水環(huán)境下的腐蝕形態(tài)以點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕為主。

2）鋁及鋁合金在3種自然水環(huán)境下，腐蝕速率隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，局部腐蝕隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈增大趨勢(shì)。

3）5083、LFM帶包鋁及去包鋁等3種鋁合金，在淡海水交替自然環(huán)境下腐蝕速率大，局部腐蝕深度深，且點(diǎn)蝕密度最大，在淡海水交替自然環(huán)境下的耐蝕性能最差。

4）LM純鋁在淡水環(huán)境下局部腐蝕最為嚴(yán)重，2 a時(shí)出現(xiàn)腐蝕穿孔現(xiàn)象，耐蝕性能最差。

5）對(duì)LFM帶包鋁來(lái)說(shuō)，包鋁層在海水環(huán)境下具有較好的保護(hù)作用，在淡水及淡海水交替環(huán)境下保護(hù)效果并不明顯。

6）通過(guò)對(duì)4種材料局部腐蝕協(xié)同影響因子的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，淡水環(huán)境對(duì)LM純鋁局部腐蝕影響最大；淡海水環(huán)境對(duì)5083鋁合金局部腐蝕影響最大；淡水及淡海水環(huán)境對(duì)兩種LFM鋁合金材料局部腐蝕影響都很大。