装配对典型螺栓/螺母紧固件盐雾环境腐蚀行为的影响.pdf_大学文库

工程科学学报，第40卷，第2期：217-225,2018年2月 Chinese Journal of Engineering,Vol.40,No.2:217-225,February 2018 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2018.02.012;http://journals.ustb.edu.cn 装配对典型螺栓/螺母紧固件盐雾环境腐蚀行为的影响朱金阳四，李明，李刚，彭兴月，傅耘中国航空综合技术研究所，北京100028 ☒通讯作者，E-mail:y19881002@126.com 摘要海军航空装备的快速发展导致飞机必将面临更为严峻的海洋大气腐蚀问题，而军用飞机紧固件的腐蚀，尤其电偶腐蚀将严重影响飞机结构的安全性水平.因此，本文采用盐雾腐蚀模拟、扫描电镜观察与分析、电化学测试分析（自腐蚀电位测试、动电位极化测试、电偶腐蚀电流测试)等试验研究方法，将航空装备常用的30 CrMnSiA镀镉钝化螺栓与三种不同螺母 (30 CrMnSiA镀镉钝化螺母、30 CrMnSiA镀锌钝化螺母和0Crl6Ni6钝化螺母)偶接装配，研究由于装配导致的电偶腐蚀效应对典型螺栓/螺母紧固件腐蚀行为的影响.结果表明，在三种不同组合装配中，30 CrMnSiA镀镉钝化螺栓与0Cr16Ni6钝化螺母之间电位差最大，电偶腐蚀电流密度最高，对应螺栓电偶腐蚀敏感性评级达到E级，电偶腐蚀作用促进了镀镉钝化螺栓基体表面点蚀的扩展，腐蚀进程被加速，加速系数AF达到3.4：30 CrMnSiA镀镉钝化螺栓与30 CrMnSiA镀锌钝化螺母之间电偶效应则较弱，且螺母为电偶腐蚀阳极，腐蚀进程被加速，加速系数AF为1.2，电偶腐蚀敏感性评级为D级；相比上述两种组合， 30 CrMnSiA镀镉钝化螺栓与30 CrMnSiA镀镉钝化螺母之间电偶效应最不明显，对应电偶腐蚀敏感性评级为A级. 关键词电偶腐蚀；螺栓/螺母；装配；镀镉；镀锌；钝化分类号TG174.2 Influence of assembly on corrosion behaviors of bolt/nut connections in a salt-spray environment ZHU Jin-yang,LI Ming,LI Gang,PENG Xing-yue,FU Yun AVIC China Aero-Polytechnology Establishment,Beijing 100028,China Corresponding author,E-mail:zjy19881002@126.com ABSTRACT Due to the rapid development of naval aviation equipment,naval aircraft will encounter complicated atmospheric corro- sion problems resulting from exposure to the oceanic atmosphere.The corrosion of the fasteners in the aircraft,especially due to the galvanic corrosion between fasteners,seriously compromises the safety of a particular component in an aircraft.When an aircraft is used for a long duration in an oceanic atmosphere containing high humidity and salinity,a layer of liquid film having a thickness of less than 1 pm will form on the surface of the structure,which causes electrical conduction between different structures,thereby increasing the risk of galvanic corrosion.Currently,many studies mainly focus on investigating the stress corrosion cracking (SCC)of bolt or galvanic corrosion between the bolt and aluminum alloy plates.However,only a few studies have investigated the galvanic corrosion of bolt/nut in assembly.Therefore,three types of nuts (Cd-plated 30CrMnSiA,Zn-plated 30CrMnSiA,and passivated OCr16Ni6)were utilized in this study,which were assembled to a Cd-plated 30CrMnSiA bolt.The salt-spray corrosion simulation,observations from scanning elec- tron microscope(SEM),and electrochemical measurements(open circuit potential,potentiodynamic polarization,and galvanic corro- sion current tests)were used to investigate the effect of the galvanic corrosion between the bolt/nut couples on the corrosion behaviors of bolts and nuts.The results depict that the highest potential difference and galvanic current are observed between the Cd-plated 30CrMnSiA bolts and passivated OCr16Ni6 nuts,which indicates the most significant galvanic effects.Further,the galvanic corrosion 收稿日期：2017-11-06 基金项目：国防科工局技术基础资助项目(JSJC2013209B058)

工程科学学报,第 40 卷,第 2 期:217鄄鄄225,2018 年 2 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 40, No. 2: 217鄄鄄225, February 2018 DOI: 10. 13374 / j. issn2095鄄鄄9389. 2018. 02. 012; http: / / journals. ustb. edu. cn 装配对典型螺栓/ 螺母紧固件盐雾环境腐蚀行为的影响朱金阳苣 , 李明, 李刚, 彭兴月, 傅耘中国航空综合技术研究所, 北京 100028 苣通讯作者, E鄄mail: zjy19881002@ 126. com 摘要海军航空装备的快速发展导致飞机必将面临更为严峻的海洋大气腐蚀问题,而军用飞机紧固件的腐蚀,尤其电偶腐蚀将严重影响飞机结构的安全性水平. 因此,本文采用盐雾腐蚀模拟、扫描电镜观察与分析、电化学测试分析(自腐蚀电位测试、动电位极化测试、电偶腐蚀电流测试) 等试验研究方法,将航空装备常用的 30CrMnSiA 镀镉钝化螺栓与三种不同螺母 (30CrMnSiA 镀镉钝化螺母、30CrMnSiA 镀锌钝化螺母和 0Cr16Ni6 钝化螺母)偶接装配,研究由于装配导致的电偶腐蚀效应对典型螺栓/ 螺母紧固件腐蚀行为的影响. 结果表明,在三种不同组合装配中,30CrMnSiA 镀镉钝化螺栓与 0Cr16Ni6 钝化螺母之间电位差最大,电偶腐蚀电流密度最高,对应螺栓电偶腐蚀敏感性评级达到 E 级,电偶腐蚀作用促进了镀镉钝化螺栓基体表面点蚀的扩展,腐蚀进程被加速,加速系数 AF 达到 3郾 4;30CrMnSiA 镀镉钝化螺栓与 30CrMnSiA 镀锌钝化螺母之间电偶效应则较弱,且螺母为电偶腐蚀阳极,腐蚀进程被加速,加速系数 AF 为 1郾 2,电偶腐蚀敏感性评级为 D 级;相比上述两种组合, 30CrMnSiA 镀镉钝化螺栓与 30CrMnSiA 镀镉钝化螺母之间电偶效应最不明显,对应电偶腐蚀敏感性评级为 A 级. 关键词电偶腐蚀; 螺栓/ 螺母; 装配; 镀镉; 镀锌; 钝化分类号 TG174郾 2 收稿日期: 2017鄄鄄11鄄鄄06 基金项目: 国防科工局技术基础资助项目(JSJC2013209B058) Influence of assembly on corrosion behaviors of bolt / nut connections in a salt鄄spray environment ZHU Jin鄄yang 苣 , LI Ming, LI Gang, PENG Xing鄄yue, FU Yun AVIC China Aero鄄Polytechnology Establishment, Beijing 100028, China 苣 Corresponding author, E鄄mail: zjy19881002@ 126. com ABSTRACT Due to the rapid development of naval aviation equipment, naval aircraft will encounter complicated atmospheric corro鄄 sion problems resulting from exposure to the oceanic atmosphere. The corrosion of the fasteners in the aircraft, especially due to the galvanic corrosion between fasteners, seriously compromises the safety of a particular component in an aircraft. When an aircraft is used for a long duration in an oceanic atmosphere containing high humidity and salinity, a layer of liquid film having a thickness of less than 1 滋m will form on the surface of the structure, which causes electrical conduction between different structures, thereby increasing the risk of galvanic corrosion. Currently, many studies mainly focus on investigating the stress corrosion cracking (SCC) of bolt or galvanic corrosion between the bolt and aluminum alloy plates. However, only a few studies have investigated the galvanic corrosion of bolt / nut in assembly. Therefore, three types of nuts (Cd鄄plated 30CrMnSiA, Zn鄄plated 30CrMnSiA, and passivated 0Cr16Ni6) were utilized in this study, which were assembled to a Cd鄄plated 30CrMnSiA bolt. The salt鄄spray corrosion simulation, observations from scanning elec鄄 tron microscope (SEM), and electrochemical measurements (open circuit potential, potentiodynamic polarization, and galvanic corro鄄 sion current tests) were used to investigate the effect of the galvanic corrosion between the bolt / nut couples on the corrosion behaviors of bolts and nuts. The results depict that the highest potential difference and galvanic current are observed between the Cd鄄plated 30CrMnSiA bolts and passivated 0Cr16Ni6 nuts, which indicates the most significant galvanic effects. Further, the galvanic corrosion

·218· 工程科学学报，第40卷，第2期 sensitivity rating reaches an E level,which significantly promotes the propagation of the pitting corrosion of the bolt.Additionally,the acceleration factor (AF)becomes 3.4.For the couple including the Cd-plated 30CrMnSiA bolt and Zn-plated 30CrMnSiA nut,the nut acts as an anode.Further,the corrosion rate of the nut increases,and the AF approximately becomes 1.2.Compared to the aforemen- tioned two couples,the Cd-plated 30CrMnSiA bolt and 30CrMnSiA nut exhibit the weakest galvanic effect,and the galvanic corrosion sensitivity rating is observed to be at an A level. KEY WORDS galvanic corrosion:bolt/nut;assembling;Cd plating;Zn plating;passivation 在一架军用飞机中螺栓、螺母等紧固件的使用 (30 CrMnSiA镀镉钝化螺母、30 CrMnSiA镀锌钝化螺数量高达几十万件，其重要性不言而喻山).螺栓、螺母和0Cxl6Ni6钝化螺母)偶接装配，研究由于装配母等紧固件的耐蚀性能直接影响飞机结构的安全性导致的电偶腐蚀效应对螺栓/螺母腐蚀行为的影响，水平.近年来，海军航空装备的快速发展导致飞机揭示装配对典型螺栓/螺母紧固件腐蚀行为的影响面临更为严酷的海洋大气腐蚀问题.当飞机长期服规律役于高湿、高盐的海洋大气环境中，结构表面通常会形成一层厚度小于1μm的微液膜2】，使不同结构之 1实验间形成电导通，从而引发电偶腐蚀，造成安全隐 1.1实验材料患[3).目前大部分研究主要集中于对螺栓自身应螺栓、螺母试验件均采用国内航空装备常用典力腐蚀开裂或螺栓与铝合金搭接件之间的电偶腐蚀型紧固件产品，其中，螺栓试验件选取30 CrMnSiA 行为研究s-o],而对于装配态下螺栓/螺母的电偶腐镀镉钝化螺栓，螺母试验件选取三种不同典型表面蚀行为研究较少.本文基于航空装备常用典型螺处理试验件，分别为30 CrMnSiA镀镉钝化螺母、栓、螺母紧固件类型，采用盐雾腐蚀模拟、扫描电镜 30 CrMnSiA镀锌钝化螺母以及0Crl6Ni6钝化螺母， (SEM)分析、电化学测试（自腐蚀电位测试、动电位其中，镀镉钝化和镀锌钝化所述钝化工艺为铬盐溶极化测试、电偶腐蚀电流测试)等研究手段，将液钝化，0Cr16N6钝化螺母钝化工艺为不锈钢酸洗钝 30 CrMnSiA镀镉钝化螺栓与三种不同螺母化.试验件分为非装配态和装配态两大类，详见表1. 表1实验选取的螺栓，螺母试验件 Table 1 Experimental samples used in this study 非装配态装配态类型产品参照标准基体材料表面处理组合编号装配组合 HB7410 30CrMnSiA 镀镉钝化组合1 3 DCrMnSiA镀镉钝化螺栓+30 CrMnSiA镀镉钝化螺母合金钢螺栓 HB8232 30CrMnSiA 镀镉钝化组合2 30 CrMnSiA镀镉钝化螺栓+30 CrMnSiA镀锌钝化螺母 HB8232 30CrMnSiA 镀锌钝化组合3 30 CrMnSiA镀镉钝化螺栓+0Crl6Ni6钝化螺母合金钢自锁螺母 HB8269 0Crl6Ni6 钝化 1.2盐雾腐蚀试验位极化测试采用传统三电极体系，辅助电极为铂电盐雾腐蚀模拟试验包括两组试验，分别采用非极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，螺栓、螺母试装配态和装配态螺栓/螺母试验件，试验条件及实施验件为工作电极.对于螺栓，选取底部螺纹区（含底参照ASTM B117山.试验前试验件需用去离子水部圆面)、杆纹连接区以及杆部区作为电化学测试清洗，酒精、丙酮除油，冷风吹干，然后按实验条件要区，高度均为10mm,非测试区域采用加工制定的聚求将试验件相互绝缘安装在盐雾箱内，试验周期16d. 四氟乙烯套环夹具和硅橡胶进行密封（如图1所试验结束后，取出试样首先进行宏观腐蚀形貌示)，并根据GB/T5267.1一2002]附录G“螺栓、观察，随后进行酸洗去除试样表面腐蚀产物（参照螺钉和螺母的表面积”，计算螺栓的螺纹、杆部和杆 ASTM G01[2]),在LE0-1450扫描电镜下观察试样纹连接区三个测试区域的面积分别为561.1、314.2 表面微观腐蚀形貌. 和398.6mm2.螺母测试区域为螺母外表面，面积为 1.3电化学测试 491.5mm2. 电化学测试包括自腐蚀电位(OCP)、动电位极电偶腐蚀电流测试采用双电极体系，螺栓、螺母化和电偶腐蚀电流测试.其中，自腐蚀电位和动电分别作为工作电极和辅助电极，测试区域的选取如

工程科学学报,第 40 卷,第 2 期 sensitivity rating reaches an E level, which significantly promotes the propagation of the pitting corrosion of the bolt. Additionally, the acceleration factor (AF) becomes 3郾 4. For the couple including the Cd鄄plated 30CrMnSiA bolt and Zn鄄plated 30CrMnSiA nut, the nut acts as an anode. Further, the corrosion rate of the nut increases, and the AF approximately becomes 1郾 2. Compared to the aforemen鄄 tioned two couples, the Cd鄄plated 30CrMnSiA bolt and 30CrMnSiA nut exhibit the weakest galvanic effect, and the galvanic corrosion sensitivity rating is observed to be at an A level. KEY WORDS galvanic corrosion; bolt / nut; assembling; Cd plating; Zn plating; passivation 在一架军用飞机中螺栓、螺母等紧固件的使用数量高达几十万件,其重要性不言而喻[1] . 螺栓、螺母等紧固件的耐蚀性能直接影响飞机结构的安全性水平. 近年来,海军航空装备的快速发展导致飞机面临更为严酷的海洋大气腐蚀问题. 当飞机长期服役于高湿、高盐的海洋大气环境中,结构表面通常会形成一层厚度小于1 滋m 的微液膜[2] ,使不同结构之间形成电导通,从而引发电偶腐蚀,造成安全隐患[3鄄鄄4] . 目前大部分研究主要集中于对螺栓自身应力腐蚀开裂或螺栓与铝合金搭接件之间的电偶腐蚀行为研究[5鄄鄄10] ,而对于装配态下螺栓/ 螺母的电偶腐蚀行为研究较少. 本文基于航空装备常用典型螺栓、螺母紧固件类型,采用盐雾腐蚀模拟、扫描电镜 (SEM)分析、电化学测试(自腐蚀电位测试、动电位极化测试、电偶腐蚀电流测试) 等研究手段,将 30CrMnSiA 镀镉钝化螺栓与三种不同螺母 (30CrMnSiA 镀镉钝化螺母、30CrMnSiA 镀锌钝化螺母和 0Cr16Ni6 钝化螺母)偶接装配,研究由于装配导致的电偶腐蚀效应对螺栓/ 螺母腐蚀行为的影响, 揭示装配对典型螺栓/ 螺母紧固件腐蚀行为的影响规律. 1 实验 1郾 1 实验材料螺栓、螺母试验件均采用国内航空装备常用典型紧固件产品,其中,螺栓试验件选取 30CrMnSiA 镀镉钝化螺栓,螺母试验件选取三种不同典型表面处理试验件, 分别为 30CrMnSiA 镀镉钝化螺母、 30CrMnSiA 镀锌钝化螺母以及 0Cr16Ni6 钝化螺母, 其中,镀镉钝化和镀锌钝化所述钝化工艺为铬盐溶液钝化,0Cr16Ni6 钝化螺母钝化工艺为不锈钢酸洗钝化. 试验件分为非装配态和装配态两大类,详见表1. 表 1 实验选取的螺栓、螺母试验件 Table 1 Experimental samples used in this study 非装配态装配态类型产品参照标准基体材料表面处理组合编号装配组合合金钢螺栓 HB 7410 30CrMnSiA 镀镉钝化组合 1 30CrMnSiA 镀镉钝化螺栓 + 30CrMnSiA 镀镉钝化螺母 HB 8232 30CrMnSiA 镀镉钝化组合 2 30CrMnSiA 镀镉钝化螺栓 + 30CrMnSiA 镀锌钝化螺母合金钢自锁螺母 HB 8232 30CrMnSiA 镀锌钝化组合 3 30CrMnSiA 镀镉钝化螺栓 + 0Cr16Ni6 钝化螺母 HB 8269 0Cr16Ni6 钝化 1郾 2 盐雾腐蚀试验盐雾腐蚀模拟试验包括两组试验,分别采用非装配态和装配态螺栓/ 螺母试验件,试验条件及实施参照 ASTM B117 [11] . 试验前试验件需用去离子水清洗,酒精、丙酮除油,冷风吹干,然后按实验条件要求将试验件相互绝缘安装在盐雾箱内,试验周期16 d. 试验结束后,取出试样首先进行宏观腐蚀形貌观察,随后进行酸洗去除试样表面腐蚀产物(参照 ASTM G01 [12] ),在 LEO鄄鄄1450 扫描电镜下观察试样表面微观腐蚀形貌. 1郾 3 电化学测试电化学测试包括自腐蚀电位(OCP)、动电位极化和电偶腐蚀电流测试. 其中,自腐蚀电位和动电位极化测试采用传统三电极体系,辅助电极为铂电极,饱和甘汞电极(SCE)为参比电极,螺栓、螺母试验件为工作电极. 对于螺栓,选取底部螺纹区(含底部圆面)、杆纹连接区以及杆部区作为电化学测试区,高度均为 10 mm,非测试区域采用加工制定的聚四氟乙烯套环夹具和硅橡胶进行密封(如图 1 所示),并根据 GB / T 5267郾 1—2002 [13] 附录 G“螺栓、螺钉和螺母的表面积冶,计算螺栓的螺纹、杆部和杆纹连接区三个测试区域的面积分别为 561郾 1、314郾 2 和 398郾 6 mm 2 . 螺母测试区域为螺母外表面,面积为 491郾 5 mm 2 . 电偶腐蚀电流测试采用双电极体系,螺栓、螺母分别作为工作电极和辅助电极,测试区域的选取如 ·218·

朱金阳等：装配对典型螺栓/螺母紧固件盐雾环境腐蚀行为的影响 ·219· 爆栓测试区螺母测试区图2电偶腐蚀电流测试中螺栓、螺母测试区域选取示意图图1镀镉钝化螺栓不同典型区域电化学测试试样封装实物图 Fig.2 Schematic of the test regions of the bolt and nut that were Fig.1 Photos of the experimental samples that were used to perform used to perform galvanic corrosion current measurements the electrochemical measurements with different test regions of the cadmium plated bolt 呈现明显红色锈蚀，说明试样表面钝化膜已经破裂且基体发生腐蚀，这与盐雾中氯离子的破钝效图2所示，其中螺栓的测试暴露区为装配态下的螺应有关，氯离子具有很强的穿透能力，容易穿透纹外露区（含底部圆面），螺母测试区为螺母外表金属氧化层进入内部，从而破坏金属的钝态，加面，其余表面用聚四氟乙烯套环夹具和硅橡胶进行速基体腐蚀[14-16]. 密封.螺栓、螺母电偶腐蚀电流测试区域的面积分装配态螺栓/螺母试验件宏观腐蚀情况如图别为561.1mm2和491.5mm2.电化学测试工作站采用普林斯顿Model263A恒电位仪系统.电解质溶 4所示.总体来看，装配态螺栓的腐蚀主要发生液为质量分数5%的NaCl溶液. 在外露螺纹区，拧人区域则无宏观可见的腐蚀，杆部区彩虹纹清晰可见.另外，如图4(b)所示， 2结果与讨论当镀镉钝化螺栓与镀锌钝化螺母装配，螺母的腐 2.1宏观腐蚀形貌蚀相比单独暴露明显加重，主要表现为灰白色腐经过16d的盐雾腐蚀环境暴露，非装配态镀蚀产物增多，而当镀镉钝化螺栓与钝化螺母装镉钝化螺栓和三种不同螺母试样表面均出现一配，螺母的腐蚀则得到显著抑制，表面无红色锈定程度的腐蚀，腐蚀情况如图3所示.其中，镀镉蚀覆盖（图4(c)). 钝化螺栓和镀镉钝化螺母腐蚀最为轻微，试样大 2.2酸洗后试样表面微观腐蚀形貌部分区域仍保持光亮，局部区域镀层腐蚀，呈现图5给出了非装配态与装配态镀镉钝化螺栓酸灰白色腐蚀产物.相比之下，镀锌钝化螺母和钝洗后试样表面微观腐蚀形貌对比.对于组合1，螺栓化螺母则腐蚀较为严重，尤其钝化螺母试样表面的腐蚀与非装配态螺栓的腐蚀形貌十分相似，均呈 (a) (e d 图3非装配态螺栓、螺母试验件在盐雾环境暴露16d后的宏观腐蚀照片对比.()镀镉钝化螺栓：(b)镀镉钝化螺母：（©）镀锌钝化螺母：(d)钝化螺母 Fig.3 Macro-photographs of the isolated bolt and nut after 16 d of exposure to a salt-spray environment:(a)Cd-plated bolt;(b)Cd-plated nut; (c)Zn-plated nut;(d)passivated nut

朱金阳等: 装配对典型螺栓/ 螺母紧固件盐雾环境腐蚀行为的影响图 1 镀镉钝化螺栓不同典型区域电化学测试试样封装实物图 Fig. 1 Photos of the experimental samples that were used to perform the electrochemical measurements with different test regions of the cadmium plated bolt 图 2 所示,其中螺栓的测试暴露区为装配态下的螺纹外露区(含底部圆面),螺母测试区为螺母外表面,其余表面用聚四氟乙烯套环夹具和硅橡胶进行密封. 螺栓、螺母电偶腐蚀电流测试区域的面积分别为 561郾 1 mm 2和 491郾 5 mm 2 . 电化学测试工作站采用普林斯顿 Model 263A 恒电位仪系统. 电解质溶液为质量分数 5% 的 NaCl 溶液. 图 3 非装配态螺栓、螺母试验件在盐雾环境暴露 16 d 后的宏观腐蚀照片对比. (a)镀镉钝化螺栓; (b) 镀镉钝化螺母; (c) 镀锌钝化螺母; (d) 钝化螺母 Fig. 3 Macro鄄photographs of the isolated bolt and nut after 16 d of exposure to a salt鄄spray environment: ( a) Cd鄄plated bolt; ( b) Cd鄄plated nut; (c) Zn鄄plated nut; (d) passivated nut 2 结果与讨论 2郾 1 宏观腐蚀形貌经过 16 d 的盐雾腐蚀环境暴露,非装配态镀镉钝化螺栓和三种不同螺母试样表面均出现一定程度的腐蚀,腐蚀情况如图 3 所示. 其中,镀镉钝化螺栓和镀镉钝化螺母腐蚀最为轻微,试样大部分区域仍保持光亮,局部区域镀层腐蚀,呈现灰白色腐蚀产物. 相比之下,镀锌钝化螺母和钝化螺母则腐蚀较为严重,尤其钝化螺母试样表面图 2 电偶腐蚀电流测试中螺栓、螺母测试区域选取示意图 Fig. 2 Schematic of the test regions of the bolt and nut that were used to perform galvanic corrosion current measurements 呈现明显红色锈蚀,说明试样表面钝化膜已经破裂且基体发生腐蚀,这与盐雾中氯离子的破钝效应有关,氯离子具有很强的穿透能力,容易穿透金属氧化层进入内部,从而破坏金属的钝态,加速基体腐蚀[14鄄鄄16] . 装配态螺栓 / 螺母试验件宏观腐蚀情况如图 4 所示. 总体来看,装配态螺栓的腐蚀主要发生在外露螺纹区,拧入区域则无宏观可见的腐蚀, 杆部区彩虹纹清晰可见. 另外,如图 4 ( b) 所示, 当镀镉钝化螺栓与镀锌钝化螺母装配,螺母的腐蚀相比单独暴露明显加重,主要表现为灰白色腐蚀产物增多,而当镀镉钝化螺栓与钝化螺母装配,螺母的腐蚀则得到显著抑制,表面无红色锈蚀覆盖(图 4( c) ) . 2郾 2 酸洗后试样表面微观腐蚀形貌图 5 给出了非装配态与装配态镀镉钝化螺栓酸洗后试样表面微观腐蚀形貌对比. 对于组合 1,螺栓的腐蚀与非装配态螺栓的腐蚀形貌十分相似,均呈 ·219·

·222· 工程科学学报，第40卷，第2期偶效应，其中镀锌钝化螺母电位更负，作为电偶腐重是相符的蚀阳极，腐蚀被加速，对应螺栓腐蚀被抑制：组合1 图9给出了三种非装配态螺母在质量分数为螺栓螺母基体和表面处理均相同，电位差接近为 5%的NaCl溶液中的动电位极化曲线对比，通过对零，电偶效应不明显.上述结果与前文2.1、2.2中曲线的强极化区进行线性拟合分析可知，镀镉钝化装配态与非装配态试验件间的宏微观腐蚀差异是螺母自腐蚀电流密度最低，约为3.2μA·cm2,钝化相符的. 螺母自腐蚀电流密度最高，其钝化区自腐蚀电流密 0 度达到约15μA·cm2,约为镀铬钝化螺母的5倍， -0.1oe0 66660666666668604n一纯化螺母镀锌钝化螺母居中，自腐蚀电流密度约为5.6μA· -0.2 cm-2.这与图3中不同螺母单独暴露下腐蚀情况的 -0.3F 对比是相符的镀镉钝化螺母 -0.7片一-0.8轴轴的0a0的0轴轴a女ee0e4ds60tt606d 0.2 ·一镀镉钝化螺母 0 -0.9 镀镉纯化螺栓（螺纹区）镀锌钝化螺母钝化爆母 -1.0上镀锌螺母 -0.2 VVVWWYWYV9rr7yVVVyVyVVYVVVYVYVYYVVYYVVVV -1.1 -0.4 120 100200300400 500600 -0.6 时间s 0.8 图7非装配态镀镉钝化螺栓-螺纹区、镀镉钝化螺母、镀锌钝化螺母以及钝化螺母自腐蚀电位对比 -1.0 Fig.7 Open circuit potentials of the isolated Cd-plated bolt and nut, -1.2 Zn-plated nut,and passivated nut 10-108 10-10-1010+103102 电流密度(A·cm 2.3.2动电位极化测试图9三种非装配态螺母在质量分数为5%的NaCI溶液中的动螺栓不同区域由于结构差异导致镀层不均匀，电位极化曲线对比从而导致区域间耐蚀性能也可能存在一定差异，因 Fig.9 Potentiodynamic polarization curves for the three different nuts 此，为了进一步分析螺栓不同区域间的腐蚀行为差 when placed in a 5%NaCl solution 异，对螺栓试样不同局部区域分别进行动电位极化 2.3.3电偶腐蚀效应测试曲线测试，结果如图8所示.通过对曲线的强极化异种金属电位差大小在某种程度上可以定性分区进行线性拟合分析可知，螺栓杆部区自腐蚀电流析电偶腐蚀效应的相对高低，但并不能对电偶腐蚀密度最低，约为0.5μA·cm2,杆纹连接区自腐蚀电效应的大小给予定量表征.电偶腐蚀速率的高低主流密度最高，达到10uA·cm-2,为杆部区的20倍，要取决于金属间电偶腐蚀电流密度的大小，因此，为螺纹区居中，自腐蚀电流密度为4.8μA·cm2.也就了进一步对不同螺栓/螺母装配之间的电偶腐蚀效是说，镀镉钝化螺栓的腐蚀最薄弱区在杆纹连接区，应大小给予量化比较和分析，本节针对不同装配态这与前文图3(a)中螺栓的杆纹连接区腐蚀最为严 -0.72 试验件分别进行了电偶腐蚀电流测试，测试结果。一媒纹区如下 -0.74 ·一杆纹连接区杆部区图10给出了三种不同组合下螺栓的电偶腐蚀 -0.76 电流密度对比图.可以看出，组合1镀镉钝化螺栓 2-0.78 电偶腐蚀电流密度接近为零，电偶效应不明显，组合 2镀镉钝化螺栓电偶腐蚀电流密度值为负值，说明 -0.80 在该种组合下电流从螺栓流出，螺栓为电偶腐蚀阴 -0.82 0.5 pA.cm2 4.8 10μA'cm2 极，被保护，组合3镀镉钝化螺栓电偶腐蚀电流密度 -0.8 则为正值，电流流向螺栓，为电偶腐蚀阳极，腐蚀进 10910810710 105104103 电流密度(A·cm内程被加速.表2给出了不同组合下螺栓的电偶腐蚀图8非装配态镀锅钝化螺栓不同区域在质量分数为5%的N:CI 电流密度稳定值以及对应的电偶腐蚀敏感性评级，溶液中的动电位极化曲线对比其中组合3镀镉钝化螺栓为腐蚀阳极，对应电偶腐 Fig.8 Potentiodynamic polarization curves for the different regions of 蚀电流密度约为16.1μAcm-2,电偶腐蚀敏感性评 the isolated Cd-plated bolt in a 5%NaCl solution 级为E级

工程科学学报,第 40 卷,第 2 期偶效应,其中镀锌钝化螺母电位更负,作为电偶腐蚀阳极,腐蚀被加速,对应螺栓腐蚀被抑制;组合 1 螺栓螺母基体和表面处理均相同,电位差接近为零,电偶效应不明显. 上述结果与前文 2郾 1、2郾 2 中装配态与非装配态试验件间的宏微观腐蚀差异是相符的. 图 7 非装配态镀镉钝化螺栓鄄鄄螺纹区、镀镉钝化螺母、镀锌钝化螺母以及钝化螺母自腐蚀电位对比 Fig. 7 Open circuit potentials of the isolated Cd鄄plated bolt and nut, Zn鄄plated nut, and passivated nut 2郾 3郾 2 动电位极化测试图 8 非装配态镀镉钝化螺栓不同区域在质量分数为 5% 的 NaCl 溶液中的动电位极化曲线对比 Fig. 8 Potentiodynamic polarization curves for the different regions of the isolated Cd鄄plated bolt in a 5% NaCl solution 螺栓不同区域由于结构差异导致镀层不均匀, 从而导致区域间耐蚀性能也可能存在一定差异,因此,为了进一步分析螺栓不同区域间的腐蚀行为差异,对螺栓试样不同局部区域分别进行动电位极化曲线测试,结果如图 8 所示. 通过对曲线的强极化区进行线性拟合分析可知,螺栓杆部区自腐蚀电流密度最低,约为 0郾 5 滋A·cm - 2 ,杆纹连接区自腐蚀电流密度最高,达到 10 滋A·cm - 2 ,为杆部区的 20 倍, 螺纹区居中,自腐蚀电流密度为4郾 8 滋A·cm - 2 . 也就是说,镀镉钝化螺栓的腐蚀最薄弱区在杆纹连接区, 这与前文图 3(a)中螺栓的杆纹连接区腐蚀最为严重是相符的. 图 9 给出了三种非装配态螺母在质量分数为 5% 的 NaCl 溶液中的动电位极化曲线对比,通过对曲线的强极化区进行线性拟合分析可知,镀镉钝化螺母自腐蚀电流密度最低,约为 3郾 2 滋A·cm - 2 ,钝化螺母自腐蚀电流密度最高,其钝化区自腐蚀电流密度达到约 15 滋A·cm - 2 ,约为镀铬钝化螺母的 5 倍, 镀锌钝化螺母居中,自腐蚀电流密度约为 5郾 6 滋A· cm - 2 . 这与图 3 中不同螺母单独暴露下腐蚀情况的对比是相符的. 图 9 三种非装配态螺母在质量分数为 5% 的 NaCl 溶液中的动电位极化曲线对比 Fig. 9 Potentiodynamic polarization curves for the three different nuts when placed in a 5% NaCl solution 2郾 3郾 3 电偶腐蚀效应测试异种金属电位差大小在某种程度上可以定性分析电偶腐蚀效应的相对高低,但并不能对电偶腐蚀效应的大小给予定量表征. 电偶腐蚀速率的高低主要取决于金属间电偶腐蚀电流密度的大小,因此,为了进一步对不同螺栓/ 螺母装配之间的电偶腐蚀效应大小给予量化比较和分析,本节针对不同装配态试验件分别进行了电偶腐蚀电流测试,测试结果如下. 图 10 给出了三种不同组合下螺栓的电偶腐蚀电流密度对比图. 可以看出,组合 1 镀镉钝化螺栓电偶腐蚀电流密度接近为零,电偶效应不明显,组合 2 镀镉钝化螺栓电偶腐蚀电流密度值为负值,说明在该种组合下电流从螺栓流出,螺栓为电偶腐蚀阴极,被保护,组合 3 镀镉钝化螺栓电偶腐蚀电流密度则为正值,电流流向螺栓,为电偶腐蚀阳极,腐蚀进程被加速. 表 2 给出了不同组合下螺栓的电偶腐蚀电流密度稳定值以及对应的电偶腐蚀敏感性评级, 其中组合 3 镀镉钝化螺栓为腐蚀阳极,对应电偶腐蚀电流密度约为 16郾 1 滋A·cm - 2 ,电偶腐蚀敏感性评级为 E 级[17] . ·222·

朱金阳等：装配对典型螺栓/螺母紧固件盐雾环境腐蚀行为的影响 ·223· 腐蚀电流密度均为正值，其中组合1镀镉钝化螺母 20 电偶腐蚀电流密度最小，约为0.14μA·cm-2,对应 15 ·一镀镉钝化螺栓（组合1）电偶腐蚀敏感性评级为A级，组合2镀锌钝化螺母 10 稷镉钝化螺栓（组合2）镀镉钝化螺栓（组合3）电偶腐蚀电流密度较高，约为6.96uA·cm2,对应 5 电偶腐蚀敏感性评级为D级 5 表3三种不同螺栓-螺母组合中螺母的电偶腐蚀电流密度及电偶 -10 腐蚀敏感性评级 4000 80001200016000 20000 Table 3 Galvanic corrosion currents and sensitivity ratings for nuts in 时间/s three different bolt/nut couples 图10 三种不同螺栓-螺母组合中螺栓的电偶腐蚀电流密度电偶腐蚀电流密度/电偶腐蚀敏感对比组合 (A.cm-2) 性评级 Fig.10 Galvanic corrosion currents for bolts in three different bolt/ 镀镉钝化螺母（组合1） 1.36×10-7 A nut couples 镀锌钝化螺母（组合2） 6.96×10-6 表2。三种不同螺栓-螺母组合中螺栓的电偶腐蚀电流密度及电偶钝化螺母（组合3） -1.84×10-5 腐蚀敏感性评级 Table 2 Galvanic corrosion currents and sensitivity ratings for bolts in 2.4讨论 three different bolt/nut couples 为了进一步对不同组合下螺栓、螺母间的电偶电偶腐蚀电流密度/电偶腐蚀敏感腐蚀效应强弱给予量化描述，本文采用加速效应系组合 (A.cm-2) 性评级数(acceleration factor,AF)作为其量化指标，具体计镀镉钝化螺栓（组合1） -1.19×10-7 算方法如下18]：镀镉钝化螺栓（组合2） -6.09×10-6 镀镉钝化螺栓（组合3） 1.61×10-5 E 图11给出了三种不同组合下螺母的电偶腐蚀式中，n代表不同螺栓/螺母组合；i。为装配态试验件电流密度对比图，与螺栓类似，组合1镀镉钝化螺母整体暴露下（有电偶效应）螺栓/螺母的腐蚀电流密电偶腐蚀电流密度也接近为零，进一步说明该组合度（电偶腐蚀电流密度+自腐蚀电流密度）：·为非下螺栓螺母间电偶效应较弱，组合2镀锌钝化螺母装配态单独暴露下（无电偶效应）螺栓/螺母的自腐电偶腐蚀电流密度为正值，电流流向螺母，螺母为电蚀电流密度偶腐蚀阳极，腐蚀被加速，组合3钝化螺母电偶腐蚀前文分析表明，在三种组合中腐蚀被加速的分电流密度为负值，电流从螺母流出，螺母为电偶腐蚀别为组合3中的螺栓、组合1中的螺母和组合2中阴极，腐蚀被抑制.表3给出了三种组合下螺母的的螺母，对此，图12给出了上述组合中被加速试验电偶腐蚀电流密度稳定值以及对应的电偶腐蚀敏感件的加速效应系数对比，其中，非装配态螺栓/螺母性评级，除了组合3之外，其余两种组合下螺母电偶自腐蚀电流密度通过对极化曲线拟合获得，装配态 15 螺栓/螺母的腐蚀电流密度通过对极化曲线拟合得 10 到的自腐蚀电流密度与电偶腐蚀效应测试得到的电偶腐蚀电流密度加和获得.如图所示，组合3镀镉钝化螺栓电偶腐蚀加速效应最明显，AF达到3.4左 ·镀镉纯化螺母（组合1） -10 ·一镀锌纯化螺母（组合2）右，而组合1镀镉钝化螺母电偶加速效应最弱，AF 钝化螺母（组合3） -15 接近为零，组合2镀锌钝化螺母介于二者之间，AF -20 约为1.2左右 25 上述分析结果与前文2.1、2.2中装配前后试验 30 4000 8000120001600020000 时间s 件的宏微观腐蚀形貌差异是相符的，对于组合1，螺图11 三种不同螺栓-螺母组合中螺母的电偶腐蚀电流密度栓与螺母间电偶效应最弱，AF接近为零，对应螺母对比试样表面腐蚀在装配前后无明显差异（图6(a)、 Fig.11 Galvanic corrosion currents for nuts in three different bolt/ (b)),该现象的本质原因是由于组合1中螺栓、螺 nut couples 母所用材料和表面处理工艺均相同，导致二者之间

朱金阳等: 装配对典型螺栓/ 螺母紧固件盐雾环境腐蚀行为的影响图 10 三种不同螺栓鄄鄄螺母组合中螺栓的电偶腐蚀电流密度对比 Fig. 10 Galvanic corrosion currents for bolts in three different bolt / nut couples 表 2 三种不同螺栓鄄鄄螺母组合中螺栓的电偶腐蚀电流密度及电偶腐蚀敏感性评级 Table 2 Galvanic corrosion currents and sensitivity ratings for bolts in three different bolt / nut couples 组合电偶腐蚀电流密度/ (A·cm - 2 ) 电偶腐蚀敏感性评级镀镉钝化螺栓(组合 1) - 1郾 19 伊 10 - 7 — 镀镉钝化螺栓(组合 2) - 6郾 09 伊 10 - 6 — 镀镉钝化螺栓(组合 3) 1郾 61 伊 10 - 5 E 图 11 三种不同螺栓鄄鄄螺母组合中螺母的电偶腐蚀电流密度对比 Fig. 11 Galvanic corrosion currents for nuts in three different bolt / nut couples 图 11 给出了三种不同组合下螺母的电偶腐蚀电流密度对比图,与螺栓类似,组合 1 镀镉钝化螺母电偶腐蚀电流密度也接近为零,进一步说明该组合下螺栓螺母间电偶效应较弱,组合 2 镀锌钝化螺母电偶腐蚀电流密度为正值,电流流向螺母,螺母为电偶腐蚀阳极,腐蚀被加速,组合 3 钝化螺母电偶腐蚀电流密度为负值,电流从螺母流出,螺母为电偶腐蚀阴极,腐蚀被抑制. 表 3 给出了三种组合下螺母的电偶腐蚀电流密度稳定值以及对应的电偶腐蚀敏感性评级,除了组合 3 之外,其余两种组合下螺母电偶腐蚀电流密度均为正值,其中组合 1 镀镉钝化螺母电偶腐蚀电流密度最小,约为 0郾 14 滋A·cm - 2 ,对应电偶腐蚀敏感性评级为 A 级,组合 2 镀锌钝化螺母电偶腐蚀电流密度较高,约为 6郾 96 滋A·cm - 2 ,对应电偶腐蚀敏感性评级为 D 级. 表 3 三种不同螺栓鄄鄄螺母组合中螺母的电偶腐蚀电流密度及电偶腐蚀敏感性评级 Table 3 Galvanic corrosion currents and sensitivity ratings for nuts in three different bolt / nut couples 组合电偶腐蚀电流密度/ (A·cm - 2 ) 电偶腐蚀敏感性评级镀镉钝化螺母(组合 1) 1郾 36 伊 10 - 7 A 镀锌钝化螺母(组合 2) 6郾 96 伊 10 - 6 D 钝化螺母(组合 3) - 1郾 84 伊 10 - 5 — 2郾 4 讨论为了进一步对不同组合下螺栓、螺母间的电偶腐蚀效应强弱给予量化描述,本文采用加速效应系数(acceleration factor, AF)作为其量化指标,具体计算方法如下[18] : AFn = i n - i 0 n i 0 n 式中,n 代表不同螺栓/ 螺母组合;i n为装配态试验件整体暴露下(有电偶效应)螺栓/ 螺母的腐蚀电流密度(电偶腐蚀电流密度 + 自腐蚀电流密度);i 0 n为非装配态单独暴露下(无电偶效应)螺栓/ 螺母的自腐蚀电流密度. 前文分析表明,在三种组合中腐蚀被加速的分别为组合 3 中的螺栓、组合 1 中的螺母和组合 2 中的螺母,对此,图 12 给出了上述组合中被加速试验件的加速效应系数对比,其中,非装配态螺栓/ 螺母自腐蚀电流密度通过对极化曲线拟合获得,装配态螺栓/ 螺母的腐蚀电流密度通过对极化曲线拟合得到的自腐蚀电流密度与电偶腐蚀效应测试得到的电偶腐蚀电流密度加和获得. 如图所示,组合 3 镀镉钝化螺栓电偶腐蚀加速效应最明显,AF 达到 3郾 4 左右,而组合 1 镀镉钝化螺母电偶加速效应最弱,AF 接近为零,组合 2 镀锌钝化螺母介于二者之间,AF 约为 1郾 2 左右. 上述分析结果与前文 2郾 1、2郾 2 中装配前后试验件的宏微观腐蚀形貌差异是相符的,对于组合 1,螺栓与螺母间电偶效应最弱,AF 接近为零,对应螺母试样表面腐蚀在装配前后无明显差异(图 6 ( a)、 (b)),该现象的本质原因是由于组合 1 中螺栓、螺母所用材料和表面处理工艺均相同,导致二者之间 ·223·

·224· 工程科学学报，第40卷，第2期 24 3.5 (4)对比电化学理论计算结果与实际腐蚀模拟 0 2非装配态实验结果可以看出，采用电化学测试手段，结合极化 ☑☑装配态 3.0 曲线拟合外推法对螺栓/螺母装配件电偶腐蚀效应 16 2.5 的预测和评价是较为有效和可靠的. 2.0 之 1.5 1.0 参考文献 0.5 [1]Jiang Z X,Xu Z F,Zhang T,et al.Preparation and Failure Cases 0 0 螺栓（组合3）螺母（组合1）媒母（组合2） of Fasteners.Beijing:National Defense Industry Press,2015 试验件 (姜招喜，许宗凡，张挺，等。紧固件制备与典型失效案例图12三种不同组合中腐蚀被加速试验件装配前后腐蚀电流密北京：国防工业出版社，2015) 度对比及加速效应系数AF对比 [2]Ke W,Yang W.Failure Cases,Applications of Corrosion Science Fig.12 Corrosion currents and AF values for the isolated and cou- &Technology.Beijing:Chemical Industry Press,2006 pled samples for which corrosion was accelerated using three different (柯伟，杨武。腐蚀科学技术的应用与失效案例。北京：化学 bolt/nut couples 工业出版社，2006) [3]Sternhell G,Tayler P D,Itzhak D.Galvanic effects of various me- 自腐蚀电位较为接近：对于组合2，AF约为1.2，对 tallic couples on marine biofouling in a coral reef environment. 应装配后螺栓腐蚀明显变轻（图5(a)、(c),螺母 Corros Rev,2002,20(6):453 腐蚀则表现出一定程度加重（图6(c)、(d)),这说 [4] Chen X W,Wu J H,Wang J,et al.Progress in research on fac- 明镀镉钝化与镀锌钝化之间存在一定的电偶腐蚀效 tors influencing galvanic corrosion behavior.Corros Sci Prot Techn- 应，在应用中需谨慎使用或采取一定防护措施：相 .2010,22(4):363 较于前两种组合，组合3表现出最强的电偶腐蚀 (陈兴伟，吴建华，王佳，等.电偶腐蚀形响因素研究进展效应，AF达到3.4左右，对应装配前后螺栓腐蚀腐蚀科学与防护技术，2010,22(4)：363) 明显加重，主要表现为蚀坑变大变深（图5(a)、 [5]Zhang Y,Chen Y L,Wang C G.Study on galvanic corrosion of aluminum alloy related joint in simulated coastal wet atmosphere. ()),而螺母的腐蚀则明显减弱，装配态螺母酸洗 Mater Rev,.2016,30(5):152 后表面光滑平整（图6(）)，而非装配态螺母呈现 (张勇，陈跃良，王晨光.模拟沿海大气环境下铝合金搭接件出明显的局部腐蚀特征（图6(e)).综上，采用电电偶腐蚀行为研究.材料导报，2016,30(5)：152) 偶腐蚀电流测试结合极化曲线测试拟合的手段对 [6] Yang X L,Zhang J M,Chen Y C.Modeling and simulating of 装配态紧固件电偶腐蚀效应的评价，与采用加速 stress corrosion cracking in high strength bolt.J Nanjing Univ 腐蚀模拟试验结合宏微观形貌分析得到的结论是 MAeron Astron,2009,41(1):130 较为相符的 (杨兴林，张俊苗，陈宇光.高强度螺栓应力腐蚀开裂过程的建模与仿真.南京航空航天大学学报，2009,41(1)：130) 3结论 [Feng Z C.Frankel G S,Abbott W H,et al.Galvanic attack of coated Al alloy panels in laboratory and field exposure.Corrosion, (1)对于三种不同的螺栓/螺母组合装配方式， 2016,72(3):342 30 CrMnSiA镀镉钝化螺栓与30 CrMnSiA镀镉钝化螺 [8]Feng Z C,Boerstler J,Frankel G S,et al.Effect of surface pre- 母之间电偶效应最不明显(AF接近为零)，装配前 treatment on galvanic attack of coated Al alloy panels.Corrosion, 后试验件腐蚀形貌无明显变化， 2015,71(6):771 (2)30 CrMnSiA镀镉钝化螺栓与30 CrMnSiA镀 [9]Feng Z C,Frankel G S,Matzdorf C A.Quantification of acceler- 锌钝化螺母之间存在一定电偶效应(AF约为1.2)， ated corrosion testing of coated AA7075-T6.J Electrochem Soc, 其中镀锌钝化螺母为腐蚀阳极，表面蚀坑面积扩大， 2014,161(1):C42 对应电偶腐蚀敏感性评级为D级. [10]Jia J X,Atrens A,Song G L,et al.Simulation of galvanic corro- sion of magnesium coupled to a steel fastener in NaCl solution. (3)30 CrMnSiA镀镉钝化螺栓与0Crl6Ni6钝化 Mater Corros,2015.56(7）:468 螺母之间电位差最大，电偶腐蚀电流密度最高，电偶 [11]ASTM International.ASTM B117-16 Standard Practice for Oper- 效应最强(AF达到3.4)，对应螺栓电偶腐蚀敏感性 ating Salt Spray (Fog)Apparatus.West Conshohocken:ASTM 评级达到E级，电偶腐蚀作用促进了镀镉钝化螺栓 International,2016 基体表面点蚀的扩展，腐蚀进程被加速. [12]ASTM International,United States.ASTM G1-03 Standard

工程科学学报,第 40 卷,第 2 期图 12 三种不同组合中腐蚀被加速试验件装配前后腐蚀电流密度对比及加速效应系数 AF 对比 Fig. 12 Corrosion currents and AF values for the isolated and cou鄄 pled samples for which corrosion was accelerated using three different bolt / nut couples 自腐蚀电位较为接近;对于组合 2,AF 约为 1郾 2,对应装配后螺栓腐蚀明显变轻(图 5( a)、( c)),螺母腐蚀则表现出一定程度加重(图 6( c)、( d)),这说明镀镉钝化与镀锌钝化之间存在一定的电偶腐蚀效应,在应用中需谨慎使用或采取一定防护措施;相较于前两种组合,组合 3 表现出最强的电偶腐蚀效应,AF 达到 3郾 4 左右,对应装配前后螺栓腐蚀明显加重,主要表现为蚀坑变大变深( 图 5 ( a) 、 ( d) ) ,而螺母的腐蚀则明显减弱,装配态螺母酸洗后表面光滑平整(图 6( f) ) ,而非装配态螺母呈现出明显的局部腐蚀特征(图 6( e) ) . 综上,采用电偶腐蚀电流测试结合极化曲线测试拟合的手段对装配态紧固件电偶腐蚀效应的评价,与采用加速腐蚀模拟试验结合宏微观形貌分析得到的结论是较为相符的. 3 结论 (1)对于三种不同的螺栓/ 螺母组合装配方式, 30CrMnSiA 镀镉钝化螺栓与 30CrMnSiA 镀镉钝化螺母之间电偶效应最不明显(AF 接近为零),装配前后试验件腐蚀形貌无明显变化. (2)30CrMnSiA 镀镉钝化螺栓与 30CrMnSiA 镀锌钝化螺母之间存在一定电偶效应(AF 约为 1郾 2), 其中镀锌钝化螺母为腐蚀阳极,表面蚀坑面积扩大, 对应电偶腐蚀敏感性评级为 D 级. (3)30CrMnSiA 镀镉钝化螺栓与 0Cr16Ni6 钝化螺母之间电位差最大,电偶腐蚀电流密度最高,电偶效应最强(AF 达到 3郾 4),对应螺栓电偶腐蚀敏感性评级达到 E 级,电偶腐蚀作用促进了镀镉钝化螺栓基体表面点蚀的扩展,腐蚀进程被加速. (4)对比电化学理论计算结果与实际腐蚀模拟实验结果可以看出,采用电化学测试手段,结合极化曲线拟合外推法对螺栓/ 螺母装配件电偶腐蚀效应的预测和评价是较为有效和可靠的. 参考文献 [1] Jiang Z X, Xu Z F, Zhang T, et al. Preparation and Failure Cases of Fasteners. Beijing: National Defense Industry Press, 2015 (姜招喜, 许宗凡, 张挺, 等. 紧固件制备与典型失效案例. 北京: 国防工业出版社, 2015) [2] Ke W, Yang W. Failure Cases, Applications of Corrosion Science & Technology. Beijing: Chemical Industry Press, 2006 (柯伟, 杨武. 腐蚀科学技术的应用与失效案例. 北京: 化学工业出版社, 2006) [3] Sternhell G, Tayler P D, Itzhak D. Galvanic effects of various me鄄 tallic couples on marine biofouling in a coral reef environment. Corros Rev, 2002, 20(6): 453 [4] Chen X W, Wu J H, Wang J, et al. Progress in research on fac鄄 tors influencing galvanic corrosion behavior. Corros Sci Prot Techn鄄 ol, 2010, 22(4): 363 (陈兴伟, 吴建华, 王佳, 等. 电偶腐蚀影响因素研究进展. 腐蚀科学与防护技术, 2010, 22(4): 363) [5] Zhang Y, Chen Y L, Wang C G. Study on galvanic corrosion of aluminum alloy related joint in simulated coastal wet atmosphere. Mater Rev, 2016, 30(5): 152 (张勇, 陈跃良, 王晨光. 模拟沿海大气环境下铝合金搭接件电偶腐蚀行为研究. 材料导报, 2016, 30(5): 152) [6] Yang X L, Zhang J M, Chen Y G. Modeling and simulating of stress corrosion cracking in high strength bolt. J Nanjing Univ Aeron Astron, 2009, 41(1): 130 (杨兴林, 张俊苗, 陈宇光. 高强度螺栓应力腐蚀开裂过程的建模与仿真. 南京航空航天大学学报, 2009, 41(1): 130) [7] Feng Z C, Frankel G S, Abbott W H, et al. Galvanic attack of coated Al alloy panels in laboratory and field exposure. Corrosion, 2016, 72(3): 342 [8] Feng Z C, Boerstler J, Frankel G S, et al. Effect of surface pre鄄 treatment on galvanic attack of coated Al alloy panels. Corrosion, 2015, 71(6): 771 [9] Feng Z C, Frankel G S, Matzdorf C A. Quantification of acceler鄄 ated corrosion testing of coated AA7075鄄鄄 T6. J Electrochem Soc, 2014, 161(1): C42 [10] Jia J X, Atrens A, Song G L, et al. Simulation of galvanic corro鄄 sion of magnesium coupled to a steel fastener in NaCl solution. Mater Corros, 2015, 56(7): 468 [11] ASTM International. ASTM B117鄄鄄16 Standard Practice for Oper鄄 ating Salt Spray (Fog) Apparatus. West Conshohocken: ASTM International, 2016 [12] ASTM International, United States. ASTM G1鄄鄄 03 Standard ·224·