[发明专利]模拟高强铝合金在海洋大气环境中的剥蚀加速试验方法

说明书

技术领域

本发明属于高强铝合金剥落腐蚀的模拟技术领域，具体涉及一种模拟高强铝合金在海洋大气环境中的剥蚀加速试验方法。

背景技术

高强铝合金具有比强度高、断裂韧性和加工性能优良等特点，在车辆和船舶工业部门都有广泛应用，尤其是航空和航天领域中不可或缺的结构材料。然而，2024高强铝合金在我国海洋大气环境的万宁和琼海分别暴露6年、10年后出现剥蚀，发生剥蚀后材料的力学性能急剧下降，这直接影响着它的使用寿命和服役安全。长期现场暴露试验一直是研究大气腐蚀最为真实可靠的手段，可以用来估算自然环境下金属的腐蚀寿命。但它存在试验周期长的缺点，因此不能满足工艺和生产的迫切需要。

基于上述原因，人们开展了大量的关于海洋大气环境中剥落腐蚀室内模拟加速试验方法的研究，现有技术中通常采用的模拟方法有全浸试验和盐雾试验，如表1所示，2×××系和7×××系高强铝合金采用ASTM G34-79标准分别连续浸泡96小时和48小时，然后参照标准的照片对腐蚀情况按照级别进行评定。

表1

1969年，Romans（罗曼）[判定铝合金耐剥落腐蚀性能的一种室内加速试验方法。材料研究和标准，第九卷，第11期，1969年，第31-34页]提出了用盐雾试验（ASTM G85-A3）对铝合金试样进行剥落腐蚀加速，ASTM G85-A3盐雾试验溶液为：5%的人工海水+10ml/LCH₃COOH，溶液pH值2.8～3.0，试验温度为24～49℃，试验结果表明，ASTM G85-A3盐雾试验能成功的区分合金在严酷的自然暴露条件下的剥蚀敏感性，盐雾试验与EXCO全浸试验相比，盐雾试验能够模拟海洋大气中的氯离子环境。

虽然EXCO全浸试验和盐雾试验在研发新材料时有一定的应用，但是它们都不能很好的预测剥落腐蚀结果，这两种加速试验方法和现场暴露结果之间的相关性不大，它们的模拟性和重现性都比较差。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种模拟高强铝合金在海洋大气环境中的剥蚀加速试验方法，该试验方法研究了高强铝合金在海洋大气环境因素（温度和湿度）和污染物因素（氯离子）作用下的剥落腐蚀动力学，具有较好的模拟性。

本发明技术方案包括：

一种模拟高强铝合金在海洋大气环境中的剥蚀加速试验方法，包括以下步骤：

a选取高强铝合金并将其按照挤压方向进行线切割，得长方体的试样，将所述试样进行预处理，得预处理后的试样；

b配制质量分数为0.8mol/L的NaCl水溶液，作为电解质溶液，将上述预处理后的试样浸入所述电解质溶液内进行恒电流预极化，得极化后的试样；

c由饱和盐溶液湿度法和水浴法建立恒定的具有相对湿度和温度的环境；

d配制摩尔浓度为0.08～0.6mol/L的NaCl溶液，作为浸渍溶液；

e将上述步骤b极化后的试样放置于步骤d所述的浸渍溶液中，浸渍一段时间后取出，接着放入步骤c所述的具有相对湿度和温度的环境中；按此放置顺序循环若干天，得剥落腐蚀后的试样；

f拍摄上述剥落腐蚀后的试样截面，展开剥落腐蚀深度分析。

作为本发明的一个优选方案，上述步骤b中，恒电流预极化密度为0.83～1.83mV/cm2，极化时间为2～8小时。

作为本发明的另一个优选方案，上述步骤c中，饱和盐溶液法产生的相对湿度为75～98%，水浴法产生的温度为20～40℃。

上述步骤e中，浸渍温度为25～30℃，浸渍时间为10～15分钟；在具有相对温度和湿度的环境中放置23～24小时，循环4～80天。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明公开了一种模拟高强铝合金在海洋大气环境中的剥蚀加速试验方法，首先对试样进行预处理，将预处理后的试样放入电解质溶液中进行恒电流预极化，极化后进行超声波清洗，然后将超声波清洗后的试样放置在浸渍溶液中，浸渍一段时间，接着放入具有相对湿度和温度的环境中，展开对其剥落腐蚀深度的分析；通过对恒电流极化时间、浸渍溶液NaCl含量、恒定温度和相对湿度的选择，可以模拟高强铝合金在海洋大气环境中的剥落腐蚀过程，研究高强铝合金在不同海洋大气环境因素，例如温度、相对湿度和氯离子含量作用下的剥落腐蚀规律，或者评价高强铝合金在苛刻海洋大气环境下的耐剥落腐蚀性能，可以从实验室模拟加速试验结果近视推测户外长期暴露剥落腐蚀试验的结果，本方法在保证模拟性和重现性的同时具有显著的加速腐蚀性，可达数百倍。