铝合金海洋环境腐蚀类型 :

铝合金在于大气环境中会形成一层致密的γ-Al2O3氧化膜，厚度约为 2～3nm，在水溶液或薄液膜环境中，γ-Al2O3外层将转化为薄层γ-AlOOH，γ-AlOOH最后转化为Al(OH)3，故其耐蚀性较好，船用铝合金在海洋环境中或多或少会与海水接触，受到海水冲刷、海水飞沫和海洋大气的侵袭，因而也会受到一定的腐蚀[4]。铝合金的腐蚀是一个复杂的过程，与合金的性质有关，也受环境影响，自身因素包括包括合金成分、组织或组织不均匀性、应力或应力不均匀性等；环境因素包括污染物、温度、pH、运行、湿度、压力、搅拌、腐蚀介质、杂散电流等；另外，相互接触的电极电位不同的两种金属或合金也会发生腐蚀[5]。铝合金海洋环境腐蚀形式主要有以下几种：全面腐蚀、点蚀、晶间腐蚀、剥蚀。此外，船用铝合金还容易发生泥敷剂腐蚀和缝隙腐蚀。

（1）全面腐蚀

全面腐蚀也即均匀腐蚀，作为常见的一种腐蚀形态，腐蚀特征表现为金属的整个表面与腐蚀环境接触且金属表面处处腐蚀速度基本相同。根据腐蚀电化学原理，在腐蚀过程中，金属宏观表面各处都可以进行金属阳极溶解反应及去极化剂阴极还原反应，其概率也大致相同，作为腐蚀电池的局部阴极、局部阳极位置分布不定和瞬间可变，金属表面各个部分阳极溶解速度也大致相同，以上表现的结果则为全面腐蚀或称均匀腐蚀。

（2）点蚀

点蚀是钝性金属在含活性阴离子溶液中一种常见的局部腐点。它集中于金属表面的很小范围内，并深入到金属内部的孔状腐蚀形态，因此具有较强的破坏性。金属发生点蚀时具有下述特征：蚀孔小且深，随机分布；腐蚀从起始到暴露期经 历一个诱导期，但长短不一；蚀孔通常沿重力方向或横向发展。点蚀是的破坏性大且难以及时发现，所以研究它的产生规律、腐蚀机理及控制方法具有重要的意义。

点蚀的形式与金属的不均匀性、微观缺陷、钝化膜修复缓慢、局部酸度过高、破坏性阴离子的吸附、温度以及介质流速等因素有关[6,7]。Cl-是导致点蚀最典型的“激发剂”，随着介质中Cl-浓度增加，点蚀电位下降，使点蚀容易发生；介质的温度升高使点蚀电位明显降低，使点点加速；介质处于静止状态，金属的点蚀速度比介质处于流动状态时大；金属的表面状态对点蚀也有影响，一般光滑和洁净表面不易发生点蚀，而表面粗糖和具有非金属夹杂的表面容易发生点蚀。现在比较公认的点蚀生长机理，是点孔内发生的闭塞（腐蚀）电池的自催化过程。点孔内部不断向金属深处腐蚀，并使再钝化过程受到抑制，点蚀孔底部金属便发生溶解。在含Cl-的水溶液中，阳极为吸氧反应（点孔外表面），孔内氧浓度下降而孔外富氧形成氧浓差电池。由于孔内金属阳离子的增加，孔外迁入Cl-以维持电中性，这样不断向孔内迁移、富集，孔内氯离子浓度升高。同时孔内金属离子发生水解，产生H+，使PH值降低，溶解酸化，相当于孔内金属处于HCl介质中，处于活化溶解状态。孔内水解产生的和H+和Cl-又促进蚀孔侧壁金属继续溶解，发生自催化反应。由于孔内浓盐溶液的高导电性，使闭塞电池的内阻很低，腐蚀不断发展。同时孔内浓盐溶液中氧的溶解度很低，且扩散困难，阻碍了金属的再纯化。得不到稀蚀孔口形成的腐蚀产物沉积层，阻碍了扩散和对流，使孔内溶液得不到稀释，从而造成上述闭塞电池效应。

裸露的铝暴露在海洋大气中会出现凹坑并在整个表面形成很浅的沙砾状的白色粉末。由于粉末很浅，因而对金属没有什么害处，而且一段时间后腐蚀就会停止。实际上单纯铝合金船体的腐蚀程度很低，而且一般铝合金船体外表面均会有油漆保护，很少见到如钢质船体上很普遍的涂层起泡现象。因为铝合金表面油漆的附着性比钢表面更强，并且局部的涂层划伤并不会引起腐蚀，也不会引起邻近油漆剥落，所以一般坞检时见到的铝合金高速船均有较好的油漆保护，但当涂层局部剥落时，在电化学腐蚀影响下，点腐蚀这种腐蚀形式在铝合金船体外表面还是可以见到的，严重的甚至会导致船体穿孔。

（3）晶间腐蚀

晶间腐蚀是指沿着晶界处发生腐蚀，对于铝合金结构件腐蚀破坏形式来说，晶间腐蚀是危害比较大的，不过宏观上肉眼是观察不到的；虽然晶间腐蚀对材料重量损失的影响不大，但此现象一旦发生，晶界和晶粒之间的结合力就会遭到破坏，导致材料强度、硬度等诸多力学性能下降，带来严重的安全隐患。

（4）剥蚀

剥蚀为剥层腐蚀的简称，有时候也叫层状腐蚀，是由点蚀开始，晶间腐蚀过渡，最后发展成为剥层腐蚀。其对材料有很大的危害性，具有很大的安全隐患。根据发生剥蚀的严重程度可分为两种，一种是轻微的剥蚀发生时，表现出材料表面会有一些不连续的小裂末甚至会形成疤痕；第二种是严重的剥蚀发生时，会有大块的金属组织从材料本体上脱落，材料表面呈现出层状形式，最终影响着材料结构件的使用性能。而通过塑性变形工艺得到的铝合金材料，例如高强度的轧制铝合金或者挤压成型铝合金，由于通过塑性变形导致晶粒细长化，所以更加具有发生剥蚀的倾向。

国内外对此研究也比较多，大多数研究学者认为，当材料在常规环境下服役时，由于材料轧制变形的引起的组织细长，然后在一种适宜的腐蚀环境下，剥层腐蚀最容易出现。所以说引起铝合金剥蚀的必要条件是微观组织高度定向和一定的腐蚀环境。当对铝合金进行热处理时，往往会使其晶界处产生偏析，富集某一种金属化合物相，其含有自腐蚀电位比较负的活化性元素，从而导致沿着晶界带发生选择性的阳极活化溶解；当晶间腐蚀的微阳极区正好处在高度定向的组织区或者细长的，平行于晶粒的界面处时，这时产生的不溶性腐蚀产物不易排出，而由于其产生的腐蚀产物的体积比较大，完全超出了原有金属的体积，这样对基体产生一种鼓包现象，使得上面没有腐蚀的金属被撑起，当超过了一定力量时，上面金属脱落，这就是典型的分层剥落。

（5）泥敷剂腐蚀

这是铝合金船体一种特殊的腐蚀形式，多发生在船体内表面或内部结构上。所谓泥敷剂是指泥敷状的物质，如污垢(油泥)、木头浸泡在海水中析出的树液或灰尘之类。典型的情况是，当湿木料和裸露的铝合金接触时，析出的树液会严重腐蚀铝合金，在接触区会渗出大量的粘性白色氢氧化物，这种腐蚀生成物的体积惊人，并能连续不断的发生腐蚀，直至木料完全腐朽。

（6）缝隙腐蚀

缝隙腐蚀是铝合金在海水中常见的另一种腐蚀形式，船体水线以下结构或装置的缝隙是缝隙腐蚀产生的主要部位，缝隙腐蚀同样易产生于铝合金表面的沉积物、附着的硬壳海生物周围。因为氧气难以或者根本无法进入这些缝隙中，因此会在缝隙中迅速地发生相异充气的原电偶。在原电偶中凹陷部位的铝合金是阳极，从而遭受严重腐蚀，从腐蚀的结果看有点类似于电化学腐蚀，但是发生的机理却是不一样的。缝隙腐蚀一般在纵深形成，腐蚀初期靠外观检查很难发现，所以破坏性特别大。以往采用铆接方式连接船体外板时，由于船体外板接缝边缘不严密，海水从边缘侵入内部，会在夹层内形成水袋，形成原电偶而造成严重的腐蚀，腐蚀产生的氢氧化铝体积膨胀会使铆钉接缝松弛。现在几乎没有采用铆接形式的船体了，但是并不表示这种腐蚀形式在焊接铝合金船体结构上就消失了。在双体铝合金高速船的脂部设计水线位置，一般都设有v形压浪板，通常而言，压浪板和船体是连续焊接的，但是有时连接角焊缝会渗漏，甚至开裂，或者存在渗漏气孔，从而在空心的压浪板和船体间形成水袋而导致缝隙腐蚀。另外，铝合金船体的内部骨架和外板间多采用间断焊连接，当海水进入船体内部，并进入骨架和外板的间隙时，缝隙腐蚀也会发生。虽然海水进入船体的机会不多，但是，应注意船体内海水冷却管路及附近船体结构的状况，检查是否存在渗漏迹象和缝隙腐蚀[8]。

参考文献

[1] 李晓刚. 材料腐蚀与防护概论[M]. 北京: 机械工业出版社, 2017.

[2] 侯保荣. 海洋腐蚀环境理论及其应用[M]. 北京: 科学出版社, 1999.

[3] 罗来正, 肖勇, 苏艳,等. 7050高强铝合金在我国四种典型大气环境下腐蚀行为研究[J]. 装备环境工程, 2015(04):49-53.

[4] 何梅琼. 铝合金在造船业中的应用与发展[J]. 世界有色金属, 2005, 000(011):26-28.

[5] 李念奎. 船用铝合金的腐蚀性能(1)(船用铝合金介绍系列文章之五)[J]. 轻金属, 1994, 10: 41-43.

[6] 杨武. 金属的局部腐蚀[M]. 化学工业出版社, 1995.

[7] 魏宝明. 金属腐蚀理论及应用[M]. 化学工业出版社, 1984.

[8] 朱建光. 船用铝合金的腐蚀特点及防腐对策[C]// 江海直达船舶驾驶技术与安全管理论文集. 2008.