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摘要：7055铝合金是目前超高强铝合金中强度较高且断裂韧性和耐腐性都很优秀的铝合金材料。铝合金具有密度低、强度高、加工性能好及焊接性能良好等特点，被广泛应用于海洋开发﹑航天航空及民用领域。7055铝合金是新型高强铝合金中的杰出代表，它是在7050铝合金基础上增加Zn和Cu的含量、降低Fe和Si杂质的含量而开发出的一种新型铝合金。
关键词：7055铝合金；应力腐蚀；电化学腐蚀；断裂韧性
一﹑前言
高强铝合金是以A1-Zn-Mg-Cu为主的可进行热处理强化的铝合金，相比于传统铸造铝合金具有热加工性能良好、比强度高、焊接性能好、韧性高和耐腐蚀性能好的优点，高强铝合金在国外已经相当成熟并已经广泛应用于工业、航空航天、核工业、国防建设和交通运输业等领域[1]。几十年来，铝及铝合金的应用受到钛及钛合金和复合材料的挑战，但其作为主体结构材料的地位基本没有改变[2]。
二﹑7055高强铝合金电化学腐蚀实验及结果分析
（一）实验材料
电化学腐蚀试验用的铝合金为柱状，实验面积为1cm2，引出导线后镶嵌固化在环氧树脂中，仅让工作表面裸露，试验前用水砂纸进行打磨，然后在抛光机上抛光。腐蚀试剂为3.5%的NaCl溶液。
（二）实验方案
分别对不同的试样在3.5%NaCl溶液中进行浸泡，浸泡时间分别为0天，7天，14天。对不同浸泡时间的试样在电化学工作站进行极化曲线的实验。极化范围为-1.5～1.5V。扫面速度为0.005V/s。根据实验数据分析7055高强铝合金电化学腐蚀的进程和电化学腐蚀的机理。
（三）实验结果与分析
在开始阶段试样进行正常的阳极溶解，之后因腐蚀电位升高，试样表面产生自钝化现象。自腐蚀电位约为-9.99V.当极化到自腐蚀点位时，电流密度（J）会急剧增大。
图1 7055铝合金腐蚀试验极化曲线
图1为高强铝合金在3.5%NaCl溶液中腐蚀的极化曲线。从图中可以看出，试样明显受到活化溶解过程控制，当极化电位超过腐蚀电位后电流密度随机迅速增加，这与阳极极化条件下氧化膜的失稳以及发生的点蚀过程有关。点蚀电位与腐蚀电位显著分离，存在明显的钝化特征，但是维钝电流也随之增大，这对防腐蚀是不利的。
三﹑7055高强铝合金剥落腐蚀实验及结果分析
（一）试样制备和加工
剥落腐蚀试样为7055高强铝合金，并按照美国国家标准《ASTM G 34-2001 2xxx和7xxx系铝合金剥落腐蚀敏感性试验标准试验方法（EXCO试验）》进行制备。分别从7055高强铝合金型材沿轧制方向制取尺寸为长×宽×厚=100mm×40mm×3mm的板型试样如图2，腐蚀前用丙酮和酒精祛除试样表面的油污和杂质，然后分别用砂纸对试样进行打磨，制备好的试样如图2所示。
图2 实验样品
（二）腐蚀介质及试验方法
剥落腐蚀（EXCO）浸泡按照美国国家标准进行，腐蚀液为：234g NaCl+50g KNO3+6.3mL HNO3加蒸馏水稀释至l L。试验在（25±3）℃的防腐塑料容器中进行，试样在腐蚀液中分别浸泡6，12，24和48 h后取出用水漂洗，在浓硝酸中浸泡30s再次用水漂洗，然后吹干。
（三）腐蚀程度评级
1 腐蚀程度评级
试样刚放入溶液中时表面出现大量的气泡，表面出现点蚀，并且开始变黑；6h后试样表面的气泡减少，点蚀迹象更加明显，而且分布不均匀，表面变黑的面积有所增大，腐蚀级别为PA（表面轻微点蚀）—PB（表面点蚀严重）。
当试样腐蚀12h后，腐蚀现象更加明显，点蚀面积增大，局部位置出现小爆皮，从1号到3号腐蚀程度依次有所降低，腐蚀评级PB—PC（表面严重点蚀，出现疱疤、爆皮，并轻微深入试样表面），2号试样较前变化不大仅有一小部分发生爆皮。
24h后，试样腐蚀面积继续增大，但是没有出现严重的分层，腐蚀评级为PB—PC。
时间延长至48h，1-3号试样腐蚀面积增大到整个表面，所以试样只是腐蚀下来薄切片和粉末，只有少许分离金属，剥落评级为PC-EA（表面明显的起层，并穿入金属）。
2.实验分析
样品放入溶液中时表面出现大量的气泡，腐蚀6h后表面开始变色，表面气泡明显减少，有明显的腐蚀迹象；腐蚀12h后，在试样表面出现爆皮现象，与腐蚀6h的试样相比腐蚀变化不大；腐蚀24h后，试样表面大部分区域被深灰红色的腐蚀产物多覆盖，一些腐蚀产物已经脱落并沉淀；腐蚀48h后，试样表面全部被深灰红色的腐蚀产物多覆盖，试样表面脱落的腐蚀产物增加，腐蚀更加深入到试样内部。
（四）7055高强铝合金在3.5%氯化钠溶液中点蚀行为及其腐蚀形貌分析
通过分析得出：未浸泡时，7055高强铝合金金相组织均匀致密，晶粒细小，无宏观偏析现象；当浸泡12h后，7055高强铝合金表面晶界与晶粒开始变得模糊，被腐蚀成黑色，但表面任然光滑，铝合金局部的钝化膜已经被破坏，进入点蚀诱发期；随着浸泡时间的延长，当浸泡时间超过24h后，铝合金钝化膜表面都萌生了大量的腐蚀坑；当浸泡时间达到48h后，铝合金钝化膜表面的腐蚀坑进一步增多，面积不断增大，部分腐蚀产物从表面脱落沉入底部，发生剥落腐蚀。可以发现，当腐蚀时间较短时，样品表层可观察到沿晶界腐蚀痕迹，腐蚀深度较小，一般为空洞或者微坑；随着腐蚀时间的延长，腐蚀不断沿晶界进行，深入到样品内部，同时由于腐蚀产物的膨胀将表层的金属顶起，呈现层状脱落，即为剥落腐蚀。
四﹑结论
本论文主要通过在3.5%NaCl的电化学腐蚀﹑剥落腐蚀，极化曲线法对7055高强铝合金的组织﹑成分﹑合金腐蚀表面形貌进行了分析，研究了7055高强铝合金的腐蚀性能。
（1）在3.5%NaCl 溶液中，7055铝合金的开路电位约为-9.99V，自腐蚀电位约为-9.96V。
（2）电流密度的增加，与阳极极化条件下氧化膜的失稳及点蚀过程有关，维钝电流的增大对防腐不利。
（3）从7055高强铝合金电化学腐蚀的极化曲线，可以看出最开始铝合金在腐蚀液中受到氧化膜的保护自腐蚀电压比较稳定，但随着浸泡时间的延长，氧化膜遭到破坏，使其自腐蚀电位变得不稳定，腐蚀时间越长其自腐蚀电位越不稳定。
（4）试样总体腐蚀评级为PC-EA，根据美国国家标准可以判定此批7055铝合金抗剥落腐蚀试验结果为合格。
（5）经过剥落腐蚀后，7055 铝合金试样表面遭受损伤，出现了大量的沿晶微裂纹和腐蚀缺口。开始时腐蚀比较轻微，虽然都沿着晶界发生并扩展，但几乎未看到剥落的迹象。随着时间的延长，腐蚀顺着晶界扩展，腐蚀产物不断增多，体积膨胀。
（6）在今后的工作中还应当对腐蚀后的7055高强铝合金进行力学性能的测试，分析腐蚀后力学性能对铝合金的影响
参考文献：
[1] 王贵会，许俊华，张豪，等.喷射成型7055铝合金应力腐蚀与电化学腐蚀性能研究[D].江苏：江苏科技大学，2010：15-16.
[2] 张伟，刘金明，欧阳玲玉.提高铝合金强度的技术途径和方法[J].金属世界2008（6）：31-33.
论文作者:包志楠1,刘杰2,康文海2,樊芳艳2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/24
标签：试样论文; 铝合金论文; 表面论文; 电化学论文; 电位论文; 溶液论文; 时间论文; 《基层建设》2018年第5期论文;