王沙沙等：工业海洋大气环境下阳极氧化6061铝合金的电偶腐蚀行为 ·839· 接的3"试样，抗拉强度下降最多，腐蚀最严重 结果表明，经1a暴露试验后，与镀镉钛结构钢偶接 (10%).除抗拉强度外，试样的断后延伸率也有相 的铝合金力学性能最优，强度和塑性下降最少，远优 同的变化趋势，且变化幅值更明显.与镀镉钛结构 于与结构钢裸材偶接的铝合金试样，略优于未偶接 钢偶接的2"试样，在电偶对中受到保护，相比于未 试样.从前面的表面和截面分析可见，晶间腐蚀和点蚀 腐蚀的4试样延伸率仅下降4.39%：与结构钢裸材 是铝合金的强度和塑性下降的重要原因，其中晶间腐 偶接的3试样，在电偶对中做阳极加速腐蚀，断后 蚀占主导作用，尤其使塑性下降显著，沿品腐蚀最严重 伸长率比未发生腐蚀的初始试样下降达62.28%. 的3试样断后伸长率下降最多，塑性保持率最低 表4各试样在青岛大气暴露1a后力学性能数据 Table 4 Mechanical performance data of the samples after exposure in Qingdao for one year 试样编号 Oa2/MPa (1-0.2/oa.2.4#)/% O/MPa (1-/04#)/% 6/% (1-8/84:)/% 1年 259 6.16 289 6.77 13.63 12.5 2# 257 6.69 290 6.45 14.60 4.39 3# 256 7.25 279 10.0 5.76 62.28 4# 276 310 15.27 2.6拉伸试样断口分析 极氧化6061铝合金，而与30 CrMnSiNiz2A结构钢裸 截取拉伸试样断口，通过扫描电镜观察试样的 材偶接，腐蚀加重，力学性能明显低于未偶接的阳极 宏观断口形貌、试样表面边缘处和试样中心的微观 氧化6061铝合金 形貌，如图8所示.由图8(a)、(b3)、(c3)和(d3) (2)在青岛工业海洋大气环境下暴露1a后，无 发现，各暴露试样的中心断口相比于未腐蚀的原始 论偶接与否试样均发生了沿晶腐蚀，与 试样没有发生明显变化，均为韧窝形貌；试样边缘处 30 CrMnSiNiz2A结构钢裸材偶接的6061阳极氧化铝 如图8(a2)、(b2)、(c2)和(d,),与中心形貌不同，出 合金腐蚀最严重，沿晶裂纹深度达到150m,沿品 现不同程度的解理断裂，暴露试样的解理形貌相比 腐蚀是影响试样力学性能的最主要因素. 于未腐蚀原始试样更明显，说明电偶腐蚀只作用于 (3)青岛工业海洋大气中的硫化物对阳极氧化 试样表层，使材料的有效厚度减小，尤其沿晶腐蚀的 6061铝合金的大气腐蚀影响显著，不仅促进表面腐 渗透使材料承载能力和塑性迅速下降.未偶接的1 蚀，也促进沿晶腐蚀，含有硫酸根离子的腐蚀介质为 试样断口边缘如图8(a2)所示，观察到明显的解理 品界中各微区的电偶腐蚀提供有利条件，推动沿品 形貌，但仍有韧窝穿插分布：与镀镉钛结构钢偶接的 腐蚀扩展. 2"试样，断口边缘仍存在大量深韧窝，如图8(b2)所 示，解理平台状形貌较少：与结构钢裸材偶接的3" 参 考文献 试样，断口边缘基本都是解理形貌如图8（©2）所示， [1]Sun F L,Li X G.Lu L,et al.Corrosion behavior of 5052 and 是明显的脆断形貌：而未腐蚀原始试样存在少量解 6061 aluminum alloys in deep ocean environment of South China 理区域，与表面阳极氧化层有关.试样边缘断口形 Sea.Acta Metall Sin,2013,49(10):1219 貌与试样腐蚀程度相对应，3"试样与结构钢裸材偶 (孙飞龙，李晓刚.卢琳，等.5052和6061铝合金在中国南海 接，电偶腐蚀较严重且沿品裂纹较深时，拉伸应力在 深海环境下的腐蚀行为研究.金属学报，2013,49(10)： 裂纹尖端形成应力集中，加速裂纹扩展，导致表层解 1219) [2]Zhang X M,Deng Y L,Zhang Y.Development of high strength 理脆性断裂，强度和塑性大幅下降.2"试样与镀镉 aluminum alloys and processing techniques for the materials.Acta 钛结构钢偶接，电偶腐蚀较轻，沿晶裂纹较浅，强度 Metall Sin,2015,51(3):257 和塑性下降较小 (张新明，邓运来，张勇.高强铝合金的发展及其材料的制备 加工技术.金属学报，2015,51(3)：257) 3结论 [3]Varma S K,Andrews S,Vasquez G.Corrosive wear behavior of (1)在青岛工业海洋大气环境下暴露试验表 2014 and 6061 aluminum alloy composites.J Mater Eng Perform. 1999,8(1):98 明，硼硫酸阳极氧化铝合金与低氢脆镀镉钛 [4]Critchlow G W,Yendall K A,Bahrani D,et al.Strategies for the 30 CrMnSiNi2A结构钢偶接，阳极氧化6061铝合金 replacement of chromic acid anodising for the structural bonding of 的腐蚀减轻，力学性能略优于同条件下未偶接的阳 aluminum alloys.Int J Adhes Adhes,2006,26(6):419王沙沙等: 工业海洋大气环境下阳极氧化 6061 铝合金的电偶腐蚀行为 接的 3 # 试 样, 抗 拉 强 度 下 降 最 多, 腐 蚀 最 严 重 (10% ). 除抗拉强度外,试样的断后延伸率也有相 同的变化趋势,且变化幅值更明显. 与镀镉钛结构 钢偶接的 2 #试样,在电偶对中受到保护,相比于未 腐蚀的 4 #试样延伸率仅下降 4郾 39% ;与结构钢裸材 偶接的 3 #试样,在电偶对中做阳极加速腐蚀,断后 伸长率比未发生腐蚀的初始试样下降达 62郾 28% . 结果表明,经 1 a 暴露试验后,与镀镉钛结构钢偶接 的铝合金力学性能最优,强度和塑性下降最少,远优 于与结构钢裸材偶接的铝合金试样,略优于未偶接 试样. 从前面的表面和截面分析可见,晶间腐蚀和点蚀 是铝合金的强度和塑性下降的重要原因,其中晶间腐 蚀占主导作用,尤其使塑性下降显著,沿晶腐蚀最严重 的3 #试样断后伸长率下降最多,塑性保持率最低. 表 4 各试样在青岛大气暴露 1 a 后力学性能数据 Table 4 Mechanical performance data of the samples after exposure in Qingdao for one year 试样编号 滓0郾 2 / MPa (1 - 滓0郾 2 / 滓0郾 2郾 4# ) / % 滓b / MPa (1 - 滓b / 滓b郾 4# ) / % 啄 / % (1 - 啄 / 啄4# ) / % 1 # 259 6郾 16 289 6郾 77 13郾 63 12郾 5 2 # 257 6郾 69 290 6郾 45 14郾 60 4郾 39 3 # 256 7郾 25 279 10郾 0 5郾 76 62郾 28 4 # 276 — 310 — 15郾 27 — 2郾 6 拉伸试样断口分析 截取拉伸试样断口,通过扫描电镜观察试样的 宏观断口形貌、试样表面边缘处和试样中心的微观 形貌,如图 8 所示. 由图 8( a3 )、( b3 )、( c3 )和( d3 ) 发现,各暴露试样的中心断口相比于未腐蚀的原始 试样没有发生明显变化,均为韧窝形貌;试样边缘处 如图 8(a2 )、(b2 )、(c2 )和(d2 ),与中心形貌不同,出 现不同程度的解理断裂,暴露试样的解理形貌相比 于未腐蚀原始试样更明显,说明电偶腐蚀只作用于 试样表层,使材料的有效厚度减小,尤其沿晶腐蚀的 渗透使材料承载能力和塑性迅速下降. 未偶接的 1 # 试样断口边缘如图 8( a2 )所示,观察到明显的解理 形貌,但仍有韧窝穿插分布;与镀镉钛结构钢偶接的 2 #试样,断口边缘仍存在大量深韧窝,如图 8(b2 )所 示,解理平台状形貌较少;与结构钢裸材偶接的 3 # 试样,断口边缘基本都是解理形貌如图 8(c2 )所示, 是明显的脆断形貌;而未腐蚀原始试样存在少量解 理区域,与表面阳极氧化层有关. 试样边缘断口形 貌与试样腐蚀程度相对应,3 #试样与结构钢裸材偶 接,电偶腐蚀较严重且沿晶裂纹较深时,拉伸应力在 裂纹尖端形成应力集中,加速裂纹扩展,导致表层解 理脆性断裂,强度和塑性大幅下降. 2 #试样与镀镉 钛结构钢偶接,电偶腐蚀较轻,沿晶裂纹较浅,强度 和塑性下降较小. 3 结论 (1)在青岛工业海洋大气环境下暴露试验表 明, 硼 硫 酸 阳 极 氧 化 铝 合 金 与 低 氢 脆 镀 镉 钛 30CrMnSiNi2A 结构钢偶接,阳极氧化 6061 铝合金 的腐蚀减轻,力学性能略优于同条件下未偶接的阳 极氧化 6061 铝合金,而与 30CrMnSiNi2A 结构钢裸 材偶接,腐蚀加重,力学性能明显低于未偶接的阳极 氧化 6061 铝合金. (2)在青岛工业海洋大气环境下暴露 1 a 后,无 论 偶 接 与 否 试 样 均 发 生 了 沿 晶 腐 蚀, 与 30CrMnSiNi2A 结构钢裸材偶接的 6061 阳极氧化铝 合金腐蚀最严重,沿晶裂纹深度达到 150 滋m,沿晶 腐蚀是影响试样力学性能的最主要因素. (3)青岛工业海洋大气中的硫化物对阳极氧化 6061 铝合金的大气腐蚀影响显著,不仅促进表面腐 蚀,也促进沿晶腐蚀,含有硫酸根离子的腐蚀介质为 晶界中各微区的电偶腐蚀提供有利条件,推动沿晶 腐蚀扩展. 参 考 文 献 [1] Sun F L, Li X G, Lu L, et al. Corrosion behavior of 5052 and 6061 aluminum alloys in deep ocean environment of South China Sea. Acta Metall Sin, 2013, 49(10): 1219 (孙飞龙, 李晓刚, 卢琳, 等. 5052 和6061 铝合金在中国南海 深海环境下的腐蚀行为研究. 金属学报, 2013, 49 ( 10 ): 1219) [2] Zhang X M, Deng Y L, Zhang Y. Development of high strength aluminum alloys and processing techniques for the materials. Acta Metall Sin, 2015, 51(3): 257 (张新明, 邓运来, 张勇. 高强铝合金的发展及其材料的制备 加工技术. 金属学报, 2015, 51(3): 257) [3] Varma S K, Andrews S, Vasquez G. Corrosive wear behavior of 2014 and 6061 aluminum alloy composites. J Mater Eng Perform, 1999, 8(1): 98 [4] Critchlow G W, Yendall K A, Bahrani D, et al. Strategies for the replacement of chromic acid anodising for the structural bonding of aluminum alloys. Int J Adhes Adhes, 2006, 26(6): 419 ·839·