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2、tmospheric corrosion of pure AlYanjie Liu, Zhenyao Wang , Wei Ke純鋁的氧化層和腐蝕產物對其大氣腐蝕的影響的研究摘 要前 言實 驗 內 容實 驗 結 果 與 討 論 結 論摘 要 Effects of native oxide and corrosion products on atmospheric corrosion of aluminum in rural and coastal sites w ere studied by electrochemical impedance spectroscopy (EIS), open-

3、circuit potential (OCP) and scanning electron microscope (SEM) techniques after outdoor exposure. In the rural atmosphere, only the compact, adhesive native oxide layer exists, and the rate controlling step is diffusion process, while in the coast al atmosphere, another loose, inadhesive corrosion p

4、roducts layer exists, and a charge transfer process controls the corrosion process. The pitting area in the coastal atmosphere increases over time more obviously than that in the rural atmosphere.前 言 由于鋁和鋁合金良好的機械性能和防腐蝕性能，其被廣泛應用于建筑、電動機和運輸等各個方面。但是鋁和鋁合金在空氣中很容易發生點蝕、晶間腐蝕和應力腐蝕開裂等。因此研究鋁在大氣中的腐蝕行為和腐蝕機制具有非常重要

5、的意義。當前，鋁的氧化層和腐蝕產物的結構和組成已經被系統的研究過，但是氧化層和鋁的腐蝕產物對鋁的大氣腐蝕的影響很少有人研究過。所以本文探究了鋁的氧化層和腐蝕產物對鋁的大氣腐蝕的影響。實 驗 內 容a.試樣準備1060鋁: 0.35Fe,0.25Si,0.05-0.06Cu,0.03Ti(%)制成15*15*3mm的金屬板試樣，用2000#砂紙拋光，用丙酮溶液超聲波清洗，再用酒精沖洗、烘干。用來觀察腐蝕產物、點蝕和橫截面的形貌。電化學實驗的樣品需要被切成10*10*3mm的薄板，然后安裝在環乙樹脂上，暴露面積為1cm2 ,采取同樣的方式進行拋光清洗和烘干。實 驗 內 容b.室外暴曬實驗沿海地區選

6、擇萬寧，農村地區選擇版納金屬板和電化學試樣分別分為兩組和三組在兩個地區分別暴曬6個月和12個月，試樣和水平面成45角。實 驗 內 容c.電化學檢測OCP和實驗在EG&G PARSTAT 2273上進行。甘汞電極作為參比電極，鉑作為反電極，未暴曬或者腐蝕試樣作為工作電極，電解質溶液0.1mol/L Na2SO4 溶液。實 驗 內 容d.腐蝕產物和點蝕的分析每個時期每個地區的兩塊金屬板樣品，一塊用于橫截面形貌觀察，另一塊用于分析腐蝕產物（50mlH3PO4+20gCrO3+1LH2O溶液中80處理5-10min）和觀察點蝕形貌實 驗 結 果 和 討 論1. 腐蝕產物和點蝕凹坑的形貌在農村的氣氛中，

7、點蝕區域是相當小的，并且襯底可以看得很清楚（6個月）隨著暴曬時間增加，不連續的腐蝕產物沉積的更多（c）。沿海地區6個月腐蝕產物幾乎完全覆蓋了整個表面（b）。由于腐蝕產物松散，不粘的結構12個月的暴曬之后，腐蝕產物開始脫落所以農村地區的樣品比沿海地區的腐蝕更小。同樣也能從腐蝕產物的厚度和點蝕坑的密度看出來。圖1. 暴曬在農村大氣中6個月鋁試樣的腐蝕產物的表面形貌（a）12個月（c）;沿海地區試樣暴曬6個月（b）12個月（d）實 驗 結 果 和 討 論不管是經過6個月還是12個月。農村地區腐蝕層都是很難看到，相反的，在沿海地區6個月后，腐蝕層就很容易觀察到隨著時間的延長腐蝕產物的厚度也會增加。圖2

8、. 腐蝕層橫截面的形貌：暴曬在農村地區6個月（a）12個月（c）；沿海地區6個月（b）12個月（d）農村地區點蝕凹坑的密度很低，而且隨著時間的增加，密度沒有明顯的增加，沿海地區點蝕凹坑密度很高，而且增加很明顯。實 驗 結 果 和 討 論圖3. 移去腐蝕產物后試樣的SEM圖像：農村地區暴曬6個月（a）12個月（c）;沿海地區試樣暴曬6個月（b）12個月（d）實 驗 結 果 和 討 論2. 開路電位測試可以看出腐蝕過的料OCP曲線都比未腐蝕的材料的曲線要正，這主要是由于基體表面的氧鈍化層的作用，而隨著時間增加，曲線開始下降，這是由于氧化層逐漸被破壞，而在沿海地區下降的更多，這是由于在沿海地區，氧化

9、層的保護作用更少。圖4. 不同浸泡時間下腐蝕的鋁和未暴曬的鋁的OCP曲線變化 Rp=ZL-ZH極化電阻跟腐蝕速度呈反比,可以看出Rp 農村6月沿海6月農村12月沿海12月. 跟OCP 的曲線一致，說明純鋁在沿海地區比在農村地區遭受更嚴重的腐蝕在同樣的時間內。曲線變平緩，說明隨著時間的增加，氧化層和腐蝕層對基體的保護作用變差。實 驗 結 果 和 討 論3. EIS測試結果圖5腐蝕和未暴曬的鋁在0.1mol/LNa2SO4溶液中（PH=5）中獲得的EIS曲線農村地區，界面主要是氧化層/電解質，鋁/氧化物層，在點蝕的凹坑處會形成鋁/電解質界面。在沿海地區，有腐蝕產物/電解質界面，腐蝕產物/氧化物層界

10、面，鋁/氧化物界面，在點蝕區鋁/電解質界面。實 驗 結 果 和 討 論圖4. 未暴曬的鋁和腐蝕的鋁的簡化圖（a）是未暴曬的鋁；（b）是在農村大氣中腐蝕的鋁；（c）是在沿海大氣中腐蝕的鋁實 驗 結 果 和 討 論Al在室溫下很容易形成一層AL2O3膜。具有良好的防腐性能，它的厚度一般在40到100 。隨著時間的推移，這層膜很容易形成Y-AlOOH或者Al（OH）3 而空氣中的Cl-和SO2很容易與其反應，SO2和Cl-與膜的反應速度差不多，但是空氣中含氯離子多，所以氯離子占主導作用。結 論2.在農村地區氧化膜的保護能力比沿海地區更好，但是隨著時間的增加，這個效果會逐漸減弱，這些特性是由氧化層的厚度，點蝕區的面積，離子在點蝕區的電導率決定的。1. 松散的腐蝕產物層會允許腐蝕離子的擴散，但是隨著腐蝕產物層的厚度增加，它的防腐蝕能力也會增加。致密和粘性的氧化層能夠起到防止擴散的作用，但是一旦點蝕破壞了氧化層的結構，腐蝕離子能夠很容易滲透到基體中。3.在沿海大