何明涛等：6005A铝合金的表面损伤对其耐海水腐蚀性能的影响 .93· KEY WORDS 6005A aluminum alloy;surface damage;roughness;seawater corrosion;electrochemistry 6000系铝合金属于Al-Mg-Si系列，且是可热 在海洋环境中的腐蚀规律与腐蚀电化学行为并无深 处理强化铝合金中唯一还未发现存在应力开裂现象 入的研究，而且生产商提供给客户的一般为没有运 的合金1)，具有密度小、强度高、易加工、耐腐蚀等 输和安装造成表面损伤材料的产品性能测试结果， 诸多优良特性，在海洋工程装备中有着广泛的应 而非客户安装使用服役时的经常有损伤的实际表面 用4-].在加工制造过程中或在大气条件下，铝合金 商品，而客户常常会忽略此差别.因此，研究铝合金 表面会自发形成具有耐蚀性的高附着性的水合氧化 在运输、安装或服役过程中的表面损伤对其在海洋 铝薄膜，但铝合金商品在后续的运输、安装或服役过 环境中的腐蚀行为，不仅能够加深铝合金表面损伤 程中，会发生摩擦造成其表面的损伤，使表面膜被破 与其腐蚀关系的理解，更能为客户提供使用指导，保 坏，所以实际服役中的铝合金的表面状态不尽相同， 证其长期服役性能. 这就会对其耐腐蚀性能产生很大的影响，影响其长 为此，本文选取6005A铝合金商品实际产生的 期服役性能 表面少缺陷、多缺陷试样以及人工磨制的三种不同 当前关于铝合金在海洋环境中的腐蚀行为已有 表面状态的试样为研究对象，研究了铝合金商品的 相关研究报道，且关于表面处理工艺对合金的腐蚀 表面损伤对其耐海水腐蚀性能的影响，并通过其腐 行为也已有了大量的研究.孙飞龙等)研究了6061 蚀电化学行为测试探讨了原因. 铝合金在深海环境下的腐蚀行为，铝合金的点蚀随 1实验 深度的变化规律是溶氧量、压力、温度、H值等综合 作用的结果.Schumacher]报道了铝合金在太平祥 1.1材料制备和表征 深海海域的点蚀敏感性的增加与溶氧量的降低有 实验材料采用国内具代表性公司的商用产品 关.Fadaee与Javidi9研究了微弧氧化时间对2024-T3 6005A-T6铝合金，其化学成分如表1所示.选用了 铝合金腐蚀行为的影响，指出氧化膜保护性与处理 三种不同表面状态的试样：第一种样品为材料本身 时间长短无关，而是与微弧氧化膜层的完整性有关. 在运输或搬运过程中表面的磨伤缺陷较少，第二种 杨福宝等[1]对319s铸造铝合金进行喷丸强化处理 样品为材料本身在运输或搬运过程中表面的磨伤缺 并进行192h盐雾腐蚀试验后发现，喷丸试样与磨 陷较多（主要为划伤缺陷），第三种样品是实验室自 光的基材相比腐蚀失重降低50%以上，表明喷丸处 制的试样，将商品试样表面用金相砂纸逐级打磨至 理能够提高铝合金基材的耐蚀性能.而关于表面状 400”,完全去除了商品的原表面膜：第一、二种均为 态对金属腐蚀行为的研究则相对较少.郭跃岭 商品的实际表面，第三种是作为比较的人工磨制试 等研究指出经过打磨处理后，316LN不锈钢近表 样.所有样品经丙酮除油清洗后干燥备用.用场发 面形成一层较厚的加工硬化层，具有较大的表面粗 射扫描电镜(ZEISS SUPRA55)观察样品表面状态， 糙度和较高的残余应变程度，从而增大了表面的电 以对不同的表面状态进行比较分析，用激光共聚焦 化学活性及在硼酸盐溶液中的腐蚀速率.张志明 扫描显微镜(LEXTOLS4000)对其三维形貌进行观 等1]研究认为在10%Na0H+0.1gL-1Pb0溶液 察，并对样品的微观区域进行观察，比较不同样品的 中，打磨后的690TT合金表面具有更高的腐蚀速率 表面起伏程度，同时测量不同样品的表面粗糙度，对 和应力腐蚀开裂(SCC)敏感性， 同一样品测量6次，取平均值作为该样品的表面粗 但对于铝合金商品发生实际表面损伤后对于其 糙度. 表16005A铝合金的化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of 6005A aluminum alloy Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al 0.50-0.90 ≤0.35 ≤0.30 ≤0.500.40-0.70 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.10 余量 1.2浸泡腐蚀试验 NaCl质量分数3.5%的模拟海水溶液，试验周期为 对三种不同表面状态的铝合金试样进行浸泡腐 300h.试样加工为50mm×100mm×3mm长方形片 蚀试验，试验采用悬挂式全浸试验方法，试验溶液为 状，端部有一直径为2mm的小孔，试样非工作表面何明涛等: 6005A 铝合金的表面损伤对其耐海水腐蚀性能的影响 KEY WORDS 6005A aluminum alloy; surface damage; roughness; seawater corrosion; electrochemistry 6000 系铝合金属于 Al鄄鄄 Mg鄄鄄 Si 系列,且是可热 处理强化铝合金中唯一还未发现存在应力开裂现象 的合金[1鄄鄄3] ,具有密度小、强度高、易加工、耐腐蚀等 诸多优良特性,在海洋工程装备中有着广泛的应 用[4鄄鄄6] . 在加工制造过程中或在大气条件下,铝合金 表面会自发形成具有耐蚀性的高附着性的水合氧化 铝薄膜,但铝合金商品在后续的运输、安装或服役过 程中,会发生摩擦造成其表面的损伤,使表面膜被破 坏,所以实际服役中的铝合金的表面状态不尽相同, 这就会对其耐腐蚀性能产生很大的影响,影响其长 期服役性能. 当前关于铝合金在海洋环境中的腐蚀行为已有 相关研究报道,且关于表面处理工艺对合金的腐蚀 行为也已有了大量的研究. 孙飞龙等[7]研究了6061 铝合金在深海环境下的腐蚀行为,铝合金的点蚀随 深度的变化规律是溶氧量、压力、温度、pH 值等综合 作用的结果. Schumacher [8] 报道了铝合金在太平洋 深海海域的点蚀敏感性的增加与溶氧量的降低有 关. Fadaee 与 Javidi [9]研究了微弧氧化时间对 2024鄄鄄T3 铝合金腐蚀行为的影响,指出氧化膜保护性与处理 时间长短无关,而是与微弧氧化膜层的完整性有关. 杨福宝等[10]对 319s 铸造铝合金进行喷丸强化处理 并进行 192 h 盐雾腐蚀试验后发现,喷丸试样与磨 光的基材相比腐蚀失重降低 50% 以上,表明喷丸处 理能够提高铝合金基材的耐蚀性能. 而关于表面状 态对金属腐蚀行为的研究则相对较少. 郭跃岭 等[11]研究指出经过打磨处理后,316LN 不锈钢近表 面形成一层较厚的加工硬化层,具有较大的表面粗 糙度和较高的残余应变程度,从而增大了表面的电 化学活性及在硼酸盐溶液中的腐蚀速率. 张志明 等[12]研究认为在 10% NaOH + 0郾 1 g·L - 1 PbO 溶液 中,打磨后的 690TT 合金表面具有更高的腐蚀速率 和应力腐蚀开裂(SCC)敏感性. 但对于铝合金商品发生实际表面损伤后对于其 在海洋环境中的腐蚀规律与腐蚀电化学行为并无深 入的研究,而且生产商提供给客户的一般为没有运 输和安装造成表面损伤材料的产品性能测试结果, 而非客户安装使用服役时的经常有损伤的实际表面 商品,而客户常常会忽略此差别. 因此,研究铝合金 在运输、安装或服役过程中的表面损伤对其在海洋 环境中的腐蚀行为,不仅能够加深铝合金表面损伤 与其腐蚀关系的理解,更能为客户提供使用指导,保 证其长期服役性能. 为此,本文选取 6005A 铝合金商品实际产生的 表面少缺陷、多缺陷试样以及人工磨制的三种不同 表面状态的试样为研究对象,研究了铝合金商品的 表面损伤对其耐海水腐蚀性能的影响,并通过其腐 蚀电化学行为测试探讨了原因. 1 实验 1郾 1 材料制备和表征 实验材料采用国内具代表性公司的商用产品 6005A鄄鄄T6 铝合金,其化学成分如表 1 所示. 选用了 三种不同表面状态的试样:第一种样品为材料本身 在运输或搬运过程中表面的磨伤缺陷较少,第二种 样品为材料本身在运输或搬运过程中表面的磨伤缺 陷较多(主要为划伤缺陷),第三种样品是实验室自 制的试样,将商品试样表面用金相砂纸逐级打磨至 400 # ,完全去除了商品的原表面膜;第一、二种均为 商品的实际表面,第三种是作为比较的人工磨制试 样. 所有样品经丙酮除油清洗后干燥备用. 用场发 射扫描电镜(ZEISS SUPRA 55)观察样品表面状态, 以对不同的表面状态进行比较分析,用激光共聚焦 扫描显微镜(LEXTOLS4000) 对其三维形貌进行观 察,并对样品的微观区域进行观察,比较不同样品的 表面起伏程度,同时测量不同样品的表面粗糙度,对 同一样品测量 6 次,取平均值作为该样品的表面粗 糙度. 表 1 6005A 铝合金的化学成分(质量分数) Table 1 Chemical composition of 6005A aluminum alloy % Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al 0郾 50 ~ 0郾 90 臆0郾 35 臆0郾 30 臆0郾 50 0郾 40 ~ 0郾 70 臆0郾 30 臆0郾 20 臆0郾 10 余量 1郾 2 浸泡腐蚀试验 对三种不同表面状态的铝合金试样进行浸泡腐 蚀试验,试验采用悬挂式全浸试验方法,试验溶液为 NaCl 质量分数 3郾 5% 的模拟海水溶液,试验周期为 300 h. 试样加工为 50 mm 伊 100 mm 伊 3 mm 长方形片 状,端部有一直径为 2 mm 的小孔,试样非工作表面 ·93·