铝合金腐蚀加工的基本技术类型：点蚀腐蚀.pdf

铝合⾦腐蚀加⼯的基本技术类型：点蚀腐蚀 铝合⾦的腐蚀从形式上可分为两⼤类:均匀腐蚀和局部腐 蚀。铝在苛性碱或⾼温不含卤素离⼦的⽆机酸溶液中，由于氧化 膜的迅速溶解，发⽣均匀腐蚀，在整个铝合⾦纹理技术过程中可 认为溶解速度是均匀的。溶液温度提⾼、溶质浓度提⾼，都会加 速铝的腐蚀。局部腐蚀⼜分为点蚀、晶间腐蚀、剥蚀和应⼒腐蚀 开裂等。下⾯主要讨论铝的点蚀腐蚀。 铝表⾯某些部位被腐蚀成⼀些⼩孔，这些孔可以是盲孔也 可以是穿孔，这种现象称为点蚀，⼜称孔蚀.能被⾁眼所见、点 蚀直径⼤于点蚀深度时，也可称之为坑蚀，更⼤的点蚀就是蚀斑。 点蚀是发⽣在铝合⾦表⾯的⼀种普遍现象.弱酸环境，特别是有 卤素离⼦存在 的情况下更易发⽣点蚀。 对于材料保护点蚀是天敌，会造成⼤量材料报废。发⽣在 结构件中的⼤量深度点蚀，会严重破坏材料强度⽽造成严重后 果。所以从材料保护的⾓度出发，必需最⼤程度地减少铝合⾦点 蚀⾏为的发⽣。⽽本书则将点蚀作为纹理蚀刻的重要途径，主要 研究受控点蚀。点蚀分布越均匀纹理效果越好，点蚀越深纹理粗 糙度越⼤，这也是纹理蚀刻所要达到的效果。从这个意义上讲， 对铝合⾦表⾯纹理蚀刻的研究其实就是对点蚀的研究，说得更确 切些是对铝合⾦表⾯受控点蚀的研究.在铝合⾦表⾯⼀旦完成所 需纹理蚀刻效果后，接下来要做的还是怎样做到对铝合⾦表⾯的 保护处理，从⽽抑制或消除点蚀和其他腐蚀⾏为的发⽣。 点蚀对铝合⾦表⾯纹理蚀刻的成因很重要，特别是对粗糙 度较⼤的纹理蚀刻更为重要.可以说要研究铝合⾦的化学纹理蚀 刻，就必需⾸先研究铝合⾦点蚀的形成机理，⾄少也应对点蚀的 形成有深⼈了解。这也是研究铝合⾦化学纹理蚀刻的理论基础。 铝合⾦点蚀的形成机理⽐较复杂，普遍认为主要是由电化学 因素和表⾯结构不均匀因素所致。下⾯对这两⽅⾯进⾏深⼊讨 论。 点蚀机理及影响点蚀的主要因素 点蚀形成的机理及影响点蚀的因素⽐较复杂，不同型号的 合⾦材料，在不同电解质溶液中的表现也不尽相同，在此主要讨 论对纹理蚀刻有较⼤影响的相关机理和因素. (1)点蚀机理点蚀主要由电解质溶液引起的电化学因素和 由铝合⾦材料本⾝特征引起的表⾯结构不均匀因素所致。 ①电化学因素。当铝合⾦浸⼈电解质溶液中时，铝合⾦表 ⾯由于特定活化阴离⼦(如C1⼀等)的存在，促进了阳极反应的发 ⽣;⽽氧化剂的存在和具有低极化性能的有效阴极⾯积则促进阴 极反应。此时，只要腐蚀电位达到或超过某⼀临界值(即点蚀电 位)，就可能击穿表⾯膜⽽导致点蚀的产⽣。点蚀电位低于过钝 化电位，则位于⾦属的钝化区(见图2-5).若点蚀是由活化阴离⼦ (特别是Cl⼀)吸附在表⾯膜中的某些缺陷处所引起.⼀且达到点 蚀电位，其表⾯氧化膜最薄弱部分的电场强度将增⾼，抓化物阴 离⼦从⽽得以穿透薄膜，形成氧化物⼀抓化物。随后氧化膜发⽣ 局部溶解⽴即形成点蚀源。由此可见，点蚀电位反映了表⾯钝化 膜被击穿的难易程度. ②表⾯结构的不均匀因素。⾦属材料表⾯结构的不均匀性使 表⾯膜某些部位较为薄弱，成为容易形成点蚀的中⼼。这些表⾯ 不均匀性包括晶界、夹杂物、位错等表⾯缺陷。在⾦属表⾯露头 的位错也是产⽣点蚀的敏感部位.如⾦属冷加⼯可增加位错密 度，使点蚀的敏感性增加.⾦属膜层的这些敏感部位将⾸先溶解， 露出⽆钝化膜层的新鲜⾦属。溶液中腐蚀性离⼦迅速吸附在裸露 ⾦属表⾯，从⽽形成点蚀源。 (2)影响点蚀的主要因素对于纹理蚀刻⽽⾔，当铝合⾦材料 ⼀定的情况下，影响点蚀的主要因素有以下⼏个⽅⾯。 ①溶液成分的影响。实践表明，在含Cl⼀的电解质溶液中 最易引起点蚀。其点蚀电位与电解质溶液中Cl⼀浓度、pH值及 温度等都有很⼤关系.当电解质溶液中Cl⼀浓度增加时，点蚀电 位向负⽅向移动;⽽当pH值降低及温度升⾼时，点蚀电位亦向负 ⽅向移动。也就是说以上因素都可增加点蚀发⽣的敏感性。尤⾥ 格(Uhlig)等确定点蚀电位(Eb,V)与Cl⼀活度间的关系如下。 铝合⾦点蚀电位: Eb=⼀0.124Xlgact⼀0.0504 在0.lmol/LNaCI⽔溶液中，铝的点蚀电位E=-0.4V 含卤素离⼦化合物的电解质溶液都易于引发点蚀，但以 Cl-最甚，Br⼀次之，I⼀对点蚀影响较⼩。 酸性环境中F-对铝合⾦表⾯钝化膜有很强的穿透性，同时 这种穿透性很容易在表⾯迅速均匀展开。如条件控制得当，这⼀ 特性对铝合