专利名称：模拟铝和铝合金在工业污染大气环境腐蚀过程的试验方法
技术领域：
本发明涉及铝和铝合金的大气腐蚀模拟技术，具体为一种模拟铝或铝合金在工业 污染大气环境下腐蚀过程的试验方法。
背景技术：
铝和铝合金具有优异的性能，在交通、能源、食品、电子等领域都有广泛的应用，特 别是航空工业。大多数铝和铝合金有良好的抗大气腐蚀性能，通常可以在没有保护的情况 下长期地使用，不会由于出现孔蚀等而导致结构失效，但是在腐蚀性较重的工业大气和海 洋大气中铝合金的腐蚀问题还比较突出。铝合金LY12和铝合金LC4(对应于AA20M和 AA7075)是两种广泛使用的可热处理的变形铝合金，为提高抗蚀性能，LY12和LC4的板材表 面分别包有一层工业纯铝或含Zn的包铝层。随着我国工业化进程的加快和经济目标 的定位，我国局部地区大气污染有加重的趋势，铝和铝合金的大气腐蚀问题也较以前受到 更多的关注。环境因素对铝及其合金的大气腐蚀的影响和其它金属相似，与环境大气的相 对湿度、温度、大气中SO2的浓度、Cl—的含量以及降水量、酸度等相关性较大。因此，开展铝 及其合金在典型污染大气中的腐蚀行为研究，具有理论价值和现实意义。传统的大气暴露试验获得的数据直观、可靠，能够反映材料在自然环境中的实际 腐蚀情况，但其存在实验周期长、费用高、环境因素不易控制等不足，这促使研究者们越来 越重视实验室的模拟加速试验方法的发展和应用。由于大气环境的复杂多样，各种材料对 环境因子腐蚀的敏感性存在差异，因此，任何一种模拟加速腐蚀试验方法的建立，都要针对 具体的环境和材料，依据环境特征来设定多组试验参数，通过一系列试验筛选出模拟性、加 速性和重现性都好的试验条件来实现。我们所建立的试验方法能够控制大气腐蚀的影响 因素——温度、润湿时间、腐蚀介质浓度等，可以在不改变腐蚀机理的前提下，使铝及铝合 金的腐蚀加速到易于观察和表征的程度，从而实现对铝及铝合金大气腐蚀过程和机理的认 识。

发明内容
本发明的目的在于提供一种具有模拟性、加速性和重现性的模拟铝和铝合金在工 业污染大气环境腐蚀过程的试验方法，解决传统的大气暴露试验存在的实验周期长、费用 高、环境因素不易控制等问题。本发明的技术方案是一种模拟铝和铝合金在工业污染大气环境腐蚀过程的试验方法，以铝和铝合金为 试验材料，以0. 02mol/L NaHS03+0 0. 006mol/L NaCl的水溶液为腐蚀介质，按“浸渍一 干燥一湿润”顺序每10 20分钟循环一次，其中浸渍40 50°C，1 2分钟；干燥50 60°C，8 15分钟；湿润40 50°C，1 3分钟；试验时间为48 240小时。本发明中，NaCl具体浓度视所要模拟的实际工业大气环境是否含氯及其浓度而 定。
本发明的优点及有益效果是(1)采用本发明的试验方法可以模拟铝和铝合金在工业污染大气环境腐蚀过程， 研究试验材料的大气腐蚀规律或者快速评价试验材料的耐大气腐蚀性，具有几十倍以上的 显著加速倍率。(2)采用本发明获得的腐蚀产物与户外暴露的相一致。(3)采用本发明获得的铝及铝合金腐蚀规律为线性规律，与其在实际工业污染大 气环境中得到的大气腐蚀规律一致。(4)重复试验证明具有很好的再现性。(5)本发明可用于模拟铝和铝合金在工业污染大气环境腐蚀过程，研究试验材料 的大气腐蚀规律或者快速评价试验材料的耐大气腐蚀性，研究其腐蚀机理。


图1为实施例1和实施例2 带包铝层和去包铝层的LC4铝合金在0.02mol/ LNaHSO3和0. 02mol/L NaHS03+0 . 006mol/L NaCl环境中腐蚀失重与试验时间的关系曲线。图2为实施例1 去包铝层的LC4铝合金在0. 02mol/L NaHSO3环境中腐蚀不同时 间的微观形貌；其中，(a)96小时，(b) 144小时，(c)和(d) 240小时的不同放大倍数。图3为实施例3 带包铝层和去除包铝层的LY12铝合金在两种腐蚀介质Ist 0. 02mol/L NaHSO3, 2nd 0. 02mol/L NaHS03+0 . 006mol/L NaCl 中的腐蚀失重与试验时间的关 系曲线。图4为对比例铝在沈阳地区敞开和遮蔽两种暴露方式下的腐蚀深度与试验时间 的关系曲线。
具体实施例方式本发明建立了一种模拟铝及铝合金在工业污染大气环境腐蚀过程的试验方法。所 要解决的技术问题是必须满足加速性、模拟性和重现性。试验材料为铝、LC4铝合金和LY12铝合金，其化学成分见表1，试样尺寸为 IOOmmX 50mmX (1 4)mm。LC4和LY12铝合金表面有包铝层。采用化学法去除包铝层试 样放在5wt%的NaOH水溶液中，温度控制在75°C左右，包铝层的去除速率约为lOym/min。 测失重试样分为带有包铝层的和去除包铝层的两种。所有试样在试验前均经过丙酮除油， 蒸馏水冲洗，酒精脱水，干燥后放入干燥器内待用。试样每组取三块测量腐蚀失重，精确至 0. Imgo用50ml H3P04+20gCr03+lL蒸馏水配成溶液去除腐蚀产物后，再浸入到浓HNO3 (浓度 为65 68wt% )中5min除去残余的腐蚀产物。参照IS0-4542标准在沈阳地区进行大气暴露试验。室内模拟试验参照沈阳地区 的环境参数，并考虑影响铝及铝合金腐蚀的主要环境因子，采用干湿循环实验，进行一系列 试验，对试验结果进行分析，按目标进行筛选出合适的试验条件，获得本发明的试验方法。表1试验材料的组成(wt % )
材料FeMgZnMnCrCuSiAl
权利要求
1. 一种模拟铝和铝合金在工业污染大气环境腐蚀过程的试验方法，其特征在于以铝 或铝合金为试验材料，以0. 02mol/L NaHS03+0 0. 006mol/LNaCl的水溶液为腐蚀介质，按 “浸渍一干燥一湿润”顺序每10 20分钟循环一次，其中浸渍40 50°C，1 2分钟；干 燥50 60°C，8 15分钟；湿润40 50°C，1 3分钟；试验时间为48 240小时。
全文摘要
本发明涉及铝和铝合金的大气腐蚀模拟技术，具体为一种模拟铝和铝合金在工业污染大气环境下腐蚀过程的试验方法。以铝或铝合金为试验材料，以0.02mol/L NaHSO3+0～0.006mol/L NaCl的水溶液为腐蚀介质，按“浸渍→干燥→湿润”顺序每10～20分钟循环一次，其中浸渍40～50℃，1～2分钟；干燥50～60℃，8～15分钟；湿润40～50℃，1～3分钟；试验时间为48～240小时。本发明方法具有模拟性、加速性和重现性，可用于研究铝和铝合金在工业污染大气环境下的腐蚀行为，快速地对铝和铝合金的大气腐蚀进行评价和预测，解决传统的大气暴露试验存在的实验周期长、费用高、环境因素不易控制等问题。
文档编号G01N17/00GK102128781SQ20101001012
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者汪川, 王振尧, 谢陈平, 韩薇, 马腾, 魏伟 申请人:中国科学院金属研究所