探索材料新思路 铝在商用车上应用介绍

●  1．腐蚀的定义

    腐蚀是电气化学在金属和它环境的反应，导致金属性质的改变，会经常导致金属功能的损害，环境，技术系统这些部分的形成。（定义在ENISO8044）腐蚀可以发生在局部（“蚀损斑”），或它可以拓展宽度产生全面的退化。

●  2．铝的腐蚀

    2.1．自然氧化层

    一个干净的铝表面很容易起化学反应，将自发的与空气和水形成氧化铝。这种氧化物在每个铝的表面构建了一个天然保护层。厚度约1–10nm。氧化层是化学的非常稳定，具有良好的附着在金属表面的能力，自我修复能力，进一步防止铝被腐蚀。（图XI.1）

    氧化层会在强酸强碱的环境下被破坏或出现侵略性的离子。侵略性离子能摧毁局部氧化层，造成局部被侵蚀（“蚀损斑”）。这个反应的一个典型的例子是`铝和氯离子之间的接触，出现在海水和公路用盐上。

    一些合金元素也许增强了氧化铝的抗腐蚀性，其他的可以削弱它。

    车辆制造商或车队制造商应该在任何关键条件的工作情况下接触铝的供应商，像升温或侵略性的负荷。

    2.2．商用车铝受腐蚀的类型

    虽然在它的氧化膜中有很高的抗腐蚀性，发生在商用车结构和运行当中腐蚀的类型有：

    ·流电腐蚀

    ·裂纹腐蚀

    ·点状腐蚀

    ·丝状腐蚀

    2.2.1．流电腐蚀

    当两种不同的金属直接或间接的接触每一个存在的电解质时，会发生流电和双金属腐蚀。这类腐蚀发生的原因不同于两个金属的电化学的反应。铝是一个带负电的金属并因此该受到特别的关注使用铝的时候结合其他金属下存在的电解质。（例如水）在电化学反应中，铝作为阳性的被溶解，同时其他金属保留它的完整性。

    在这种情况下，铝离子与氧的水氧化物反应，在铝的表层构建一个白色的层。

    对流电腐蚀来说有三个前提：

    ·2种不同的金属在电化学上有不同的潜力

    ·电解质的存在

    ·两金属间的直接和间接接触

    电解质使2金属间的电子流动。如果金属（水包含盐）潮湿出现在电子或电解质那么这可以发生。商用车，这种类型的腐蚀发生，钢或铝制部件是被螺栓栓的，铆接或宁在一起了。雨水或道路溅的水会与金属部件接触。（图XI.2）

    避免两金属间的直接接触，防止水包封。有必要用绝缘材料（例如，氯丁二烯橡胶或其他人造橡胶），在金属和使用密封剂密封缺口。（图XI.3）

    2.2.2.腐蚀裂缝

    裂缝腐蚀出现在小型建设的壁凹。在缺口中，有积水的可能，由于毛细管力量和存放的侵略性。因此，特别是在公路的溅水区，建设的缺口应该是中尽可能的关闭，因为水有侵略性。（比如，来自路上的盐）缺口腐蚀的腐蚀进度通常非常低，由于腐蚀产品-氧化铝-非常稳定并建立缺口的密封。

    2.2.3.蚀损斑腐蚀

    蚀损斑腐蚀是铝上最常见的腐蚀形式，局部表面的蚀损斑的发展特点。直径和凹点深度的变化取决于不同的参数，涉及到铝本身（合金类型，冷加工的比率，热处理）或它周围的环境（积极离子的存在）。蚀损斑的腐蚀发生的地点自然氧化膜被损坏或不完善由于不同的原因所导致，像制造涉及到的环境问题。（地面上焊接中断等）凹点的形成速度很快，形成后增长就减慢了。这是由于腐蚀产品-氧化铝-不溶于水，因此金属内侧的凹点依附于表面。在铝的表面和腐蚀性介质阻止直接接触氧化铝，这样会减慢腐蚀速度。（图XI.5）

    这减慢了腐蚀凹点的速度用事实解释了，铝设备可以在十年间用于一些环境在没有任何保护的情况下。（国家空运，海洋运输，海水等）

    换句话说，凹点腐蚀是一个正常并不影响车的耐久性。

    2.2.4.预防腐蚀的建设性措施

    一些常用防腐蚀的规则（大多数情况下会出现积水的区域）：

    ·建设性的缺口应该避免，如果不能，应密封处理。（图XI.6）

    ·应避免积水。装配的应向下打开。

    ·焊接将中断，关于其他问题像压力，疲劳等，应严格的被避免。（图XI.8）

    ·材料有不同的电化学潜能是涂层和绝缘材料可以彼此分开。

    2.2.5.丝状腐蚀

    丝状腐蚀的发生在油漆或搪瓷层下。大部分依靠环境因素，表面质量的处理应先于油漆。腐蚀细丝有一个蠕虫状的外观，很容易见。丝状腐蚀不侵袭金属表面，但影响表面的外形。

    腐蚀模式与侵袭凹点上面的很相似，通过水分渗入表面层。导致氧气集中，起到阳极的作用。丝状腐蚀主要是审美效果，但可能会导致某些建设部件表面层脱层。

    防止这类型的腐蚀发生，至关重要的是按照油漆供应商的指示，特别是关于适当的表面处理在使用合适的底层涂料的情况下。

    2.2.6.合金5000系列和上升的温度

    长时间在高温下焊接（65°C到200°C之间），铝镁合金含有3%以上的镁经受冶金的变化，可以导致晶粒间的腐蚀，如果两个条件都满足的情况下：

    ·连续沉淀出Al8Mg5的水珠，金属间化合物有界限（感光度增强）。这些Al8Mg5沉淀出的是阳性散装材料。

    ·存在一个积极的媒介，例如，材料刚好可以露出盐水的表面。

    这个现象被研究多次为测量参数对感光度的影响：

    ·镁含量和生产过程在很大程度决定合金5000系列动力学上的感光度。适当的路线降低感受性被建立在供应商上。

    ·制造过程像形成，热量的加入（焊接）也许会减少最终产品感受性的抵抗性。

    ·热量负荷（温度乘以曝光次数）比温度这个条件要重要。例如，如果65°C是目录或手册中被限制的值，他将需要两年的时间使合金5086在这个温度下易于感光。与此同时，在100°C，很多个月都需要这样。最快的易于感光的被大体上实测到的是在130°C到200°C之间。

    但即使材料是易于感光的腐蚀将仅仅发生在积极的环境下，如，当腐蚀性电解质与金属表面接触。经验已证实了这一点。

    有重燃料油的公路油槽车，有20年甚至更长时间的服务，一天工作长达8到10小时，在65-70°C至少累计运转50,000小时。

    作为一般准则，使用合金，强烈建议，镁含量最大可达3%，长时间曝光在75°C。当时用合金5000含有很高的镁是必要时，建议咨询材料生产人，它们的适用性必须被详细评估。考虑到热曝光的部分在它整个的寿命中。

    2.2.7.其他形式的腐蚀

    其他形式的腐蚀是存在的，但合金和韧度目前使用在商用车上不被倾于这些类型的腐蚀。

    2.3.进一步参考

    ·铝的腐蚀性

    C．Vargel,ed.Elsevier

    ·www.corrosion-aluminium.com