第8章鋁及鋁合金的耐蝕性8.1概述第8章鋁及鋁合金的耐蝕性8.1概述8.1.1純鋁的物理性質5、無磁性。1、密度小（ρ=2.7），屬輕金屬（約為銅鐵的1/3）；2、導電性好（次于金、銀、銅）；3、導熱性好；4、熔點低（660.5℃）；8.1.1純鋁的物理性質5、無磁性。1、密度小（ρ=2.7）8.1.2純鋁及鋁合金的力學性能2、鋁合金的強度取決于合金化和加工工藝（超硬鋁的強度可達600MPa）。1、純鋁的強度低，塑性好（退火狀態下伸長率達35%）；8.1.2純鋁及鋁合金的力學性能2、鋁合金的強度取決于合金化8.1.3純鋁及鋁合金的工藝性能1、可進行各種形式的壓力加工；3、合金元素的焊接型好，含硅、鈦高的焊接性差。2、切削加工性：純鋁的切削加工性差，強度硬的鋁合金，切削加工性好8.1.3純鋁及鋁合金的工藝性能1、可進行各種形式的壓力加工8.2純鋁的耐蝕性

鋁的標準電極電位很低（-1.663V），在常用的金屬材料中是最低的，是一種很活潑的金屬，在全部的pH值范圍內都可發生析氫腐蝕（在酸性溶液中腐蝕生成Al3+，在堿性溶液中生成AlO22-）。8.2.1電化學特性：8.2純鋁的耐蝕性鋁的標準電極電位很低（-1.8.2.2氧化膜的特點：4、可以通過化學氧化或陽極氧化的方法生成更厚的氧化膜（化學氧化膜的厚度約為1～3um,陽極氧化膜可達100um，可供裝飾、耐蝕等用）。1、致密，并且與基體牢固結合；2、具有較高的穩定性，可保護鋁基體不受腐蝕；3、隨著時間的延長，特別有水分時，氧化膜會增厚；8.2.2氧化膜的特點：4、可以通過化學氧化或陽極氧化的方法8.2.3氧化膜的結構：1、在大氣或低于80℃的水溶液中，生成的氧化膜為（Al2O3.3H2O）,是非晶態結構；3、高于200℃水中生成的膜為Al2O3

。2、在80℃以上的水溶液中形成的膜為（Al2O3.H2O，AlOOH），是晶態結構；8.2.3氧化膜的結構：1、在大氣或低于80℃的水溶液中，生

堿能與鋁表面的氧化膜反應生成偏鋁酸鈉和水。氧化膜破壞后，堿和鋁會進一步發生反應，并釋放出氫氣。腐蝕特點：全面腐蝕。（工業上利用這一點去除表面氧化物以及油污等，稱為化學銑切）8.2.4純鋁在不同介質中的腐蝕行為

在稀酸中發生的是呈點蝕，在氧化性濃酸中具有很好的耐蝕性（生成鈍化膜）。1、在堿中：不耐蝕2、在酸中的腐蝕堿能與鋁表面的氧化膜反應生成偏鋁酸鈉和水。氧化膜破壞⑵當溶液中存在F-,Cl-離子時，純鋁極其不耐蝕，因為這些離子很容易破環氧化膜而產生點蝕。當溶液中存在Cr2O72-,CrO42-等氧化性離子時，能促進鈍化。3、在中性鹽中的腐蝕⑴其腐蝕行為主要取決于溶液中的陰、陽離子的特性。⑶當溶液中含有電位較正的Fe2+,Ni2+,Cu2+等離子時，會加速鋁的腐蝕。⑵當溶液中存在F-,Cl-離子時，純鋁極其不耐蝕，因為這些離8.2.5鋁在幾種典型的介質中的腐蝕：1、在酸性介質中的腐蝕速度的順序為：HF﹥H3PO4﹥HCl﹥HNO3﹥H2SO42、在堿性介質中的腐蝕速度的順序為：NaOH﹥Na2CO3﹥NH4OH﹥Na2SiO38.2.5鋁在幾種典型的介質中的腐蝕：1、在酸性介質中的腐蝕8.3鋁合金的耐蝕性1、組織特點：8.3.1鋁-錳合金主要組織組成物α-MnAl6,FeAl3等。8.3鋁合金的耐蝕性1、組織特點：8.3.1鋁-錳Si，Fe降低耐蝕性（形成一些雜質相析出）；Mn可以抑制Fe的不利影響（可以控制Mn/Fe比例含量來控制Fe的有害作用）。Mn-Al合金具有優良的耐蝕性（是主要的耐蝕鋁合金，屬于防銹鋁）在大氣中的耐蝕性和工業純鋁相近；在海水中與純鋁相同；在稀鹽酸中的耐蝕性比純鋁好；未發現這類合金有應力腐蝕開裂的傾向。在特定條件下，有剝蝕和晶間腐蝕傾向，發生腐蝕時一般為全面腐蝕，并常伴有點蝕。2、耐蝕性：3、合金元素對耐蝕性的影響：Si，Fe降低耐蝕性（形成一些雜質相析出）；Mn可以8.3.2鋁-鎂合金

為固溶體型合金，但固溶強化效果差（難以形成過飽和固溶體），主要通過加工硬化進行強化。

有點蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕和剝蝕傾向。隨著鎂含量增大，點蝕傾向增加；隨著冷加工變形量增大，應力腐蝕和剝蝕敏感性增加。1、組織特點2、耐蝕性8.3.2鋁-鎂合金為固溶體型合金，但固溶強化效果差⑴Mg：

Mg含量﹤3.5%時，在任何熱處理狀態或冷加工狀態均無應力腐蝕開裂傾向；含Mg量在3.5%～5.0%之間，冷加工狀態有應力腐蝕開裂的敏感性；含Mg量﹥5.0%時，在一定退火溫度下，也具有應力腐蝕的敏感性；高含鎂的鋁合金即使在低溫放置也有應力腐蝕開裂的傾向。

高鎂合金在時效狀態下的應力腐蝕的敏感性較大。為了改善這一點，可以采用固溶處理的方法，使之形成固溶體。3、合金元素對耐蝕性的影響4、熱處理對應力腐蝕的影響⑵Mn、Cr、Zr可以提高抗應力腐蝕的能力。⑴Mg：高鎂合金在時效狀態下的應力腐蝕的敏感以鋰代替鎂。合金密度小；具有高強度、耐熱；鋰活性大，易氧化和腐蝕。（用于高速飛機的結構材料和蒙皮）。8.3.3鋁-銅系合金（硬鋁）1、合金特點：⑴Al-Cu-Mg合金（杜拉鋁合金）具有良好的力學性能和加工性能（主要用于渦輪噴氣發動機中的葉片）。⑵Al-Cu-Mn合金屬于耐熱合金（主要用于飛機發動機中的葉片及容器等）。⑶Al-Cu-Li合金以鋰代替鎂。合金密度小；具有高強度、耐熱；鋰活性大，易氧化和2、Al-Cu合金系的耐蝕性⑷有剝蝕現象（特別在海洋大氣中）。⑴容易產生“白斑黑心”的點蝕。⑵晶間腐蝕甚為敏感，凡是過飽和固溶體在分解條件下都有晶間腐蝕。⑶有一定應力腐蝕的傾向。2、Al-Cu合金系的耐蝕性⑷有剝蝕現象（特別在海洋大氣中）3、合金元素的影響：鎂含量﹤2%范圍內，隨著含鎂量的提高，強度提高，4%Cu+2%Mg的合金強度最高，點蝕程度增加。（減少了銅的溶解度，基體上析出了雜質銅）。主要強化元素，提高強度（CuAl2強化相）；但隨著含銅量的增加，耐蝕性下降，點蝕和晶間腐蝕敏感性增加。⑴銅：⑵鎂：3、合金元素的影響：鎂含量﹤2%范圍內，隨著含鎂量

消除鐵的有害作用，提高耐蝕性、耐熱性和一定的強度，降低塑性。⑶錳：⑷鐵，硅：⑸鈦，Zr:細化晶粒，減少開裂傾向。是雜質元素，降低耐蝕性和塑性。消除鐵的有害作用，提高耐蝕性、耐熱性和一定的強度，降8.3.4Al-Zn-Mg-Cu合金1、合金特點：⑴Al-Zn-Mg合金：經適當的熱處理后，強度可達500MPa，有優良的焊接性能。⑵Al-Zn-Mg-Cu合金：強度可達600MPa，是鋁合金中強度最高的一類（可以稱“超硬鋁”）8.3.4Al-Zn-Mg-Cu合金1、合金特點：2、耐蝕性：⑵Al-Zn-Mg-Cu合金：應力腐蝕開裂敏感性大，還有晶間腐蝕和剝蝕傾向。⑴Al-Zn-Mg合金：應力腐蝕開裂敏感性大2、耐蝕性：⑵Al-Zn-Mg-Cu合金：應力腐蝕開裂敏感性3、合金元素的影響：Zn/Mg比值過高過低都降低耐蝕性，當Zn+Mg=8.5%，Zn/Mg=2.7～3時，抗應力腐蝕性能最佳。⑴Zn/Mg：⑵銅改善時效組織，提高強度和塑性，提高抗應力腐蝕能力。⑶Cr,Mn,Zr細化晶粒，提高抗應力腐蝕能力。（原因：提高再結晶溫度，阻礙結晶過程進行，阻止晶粒長大。）3、合金元素的影響：Zn/Mg比值過高過低都8.4鋁合金常見的幾種腐蝕破壞形式

大氣、淡水、海水和其他一些中性和近中性水中容易發生點蝕。8.4.1點蝕1、發生點蝕的主要環境8.4鋁合金常見的幾種腐蝕破壞形式大氣、淡水、海2、引發點蝕的條件

（1）水中必須含有能抑制全面腐蝕的離子，即能保持保護膜的離子（如：SO42-，SiO32-，PO43-等）。（2）水中含有能局部破壞鈍態的離子，如氯離子。（3）水中必須含有促進陰極反應的氧化劑。2、引發點蝕的條件（1）水中必須含有能抑制全面腐蝕的3、點蝕的形成過程

一般是認為氯離子等是破壞鈍態的離子，局部進入鈍化膜，使鈍化膜局部變質。金屬溶解生成鋁離子，釋放的電子流到陰極發生陰極反應（主要是H+或氧化劑被還原），生成的鋁離子同水中OH-結合生成氫氧化物，使該處pH值局部降低，呈酸性。使氯離子進一步富集，繼續破壞鈍化膜，形成蝕坑。含銅的鋁合金耐點蝕性最差，Al-Mn,Al-Mg合金耐點蝕性較好。4、鋁合金的耐點蝕性3、點蝕的形成過程一般是認為氯離子等是破壞鈍態的離子5、防止鋁合金點蝕的措施⑵盡量減少溶氧，氧化性離子，減弱陰極反應（減弱微電池的腐蝕電流的作用）。⑴提高水質，減少水中活性陰離子（如：Cl-等）的濃度。⑶銅離子是鋁發生點蝕的原因之一，應盡量去除。⑷外加電化學保護（外加電流對鋁材進行陰極保護）。5、防止鋁合金點蝕的措施⑵盡量減少溶氧，氧化性離子，減弱陰極8.4.2鋁合金的晶間腐蝕1、腐蝕原因2、防止鋁合金的晶間腐蝕的措施不適當的熱處理造成第二相的析出。通過正確的熱處理工藝消除第二相的析出。8.4.2鋁合金的晶間腐蝕1、腐蝕原因2、防止鋁合金8.4.3應力腐蝕開裂應力作用加上晶間腐蝕的因素。⑴近海大氣和海水中易發生，氯離子濃度越高，溫度和濕度越高，應力腐蝕破裂敏感性越大。1、產生原因2、產生的環境⑵不含氯離子的高溫水中和蒸汽中也會發生。8.4.3應力腐蝕開裂應力作用加上晶間腐蝕的因素。⑴近海大氣

主要是高強度的鋁合金。如Al-Cu，Al-Cu-Mg，特別是Al-Zn-Mg和Al-Zn-Mg-Cu系列合金。⑵合金化。在高強度的鋁合金加微量的Mo、Zr、V、Cu、Cr、Mn等。3、容易產生應力腐蝕開裂的合金4、防止措施⑴適當的熱處理。（如固溶處理加時效處理）⑶消除張應力（高溫過時效）或賦予表面壓應力（噴丸處理）。主要是高強度的鋁合金。如Al-Cu，Al-Cu-Mg

高鎂合金和Al-Cu-Mg合金，隨二次相（β相）增多。變形量增大，晶粒被拉得越長，剝蝕的敏感性越大。8.4.4鋁合金的剝蝕

使鋁合金產生各種形式的層狀分離。輕微的剝蝕只產生一些不連續的小裂片、碎末、甚至形成泡疤，嚴重時會形成大塊的、連續的金屬片脫離金屬本體，甚至以層狀分離形式使金屬解體。1、剝蝕特征2、剝蝕發生的條件高鎂合金和Al-Cu-Mg合金，隨二次相（β相）增多沿晶界形成陽極網絡（β相為陽極網絡近道）。（1）加入合金元素細化晶粒。如：Cr,Mn,B等。3、剝蝕發生的原因4、剝蝕防止措施（2）合理選擇和控制變形量和熱處理工藝。沿晶界形成陽極網絡（β相為陽極網絡近道）。（1）加入合金元素第8章鋁及鋁合金的耐蝕性8.1概述第8章鋁及鋁合金的耐蝕性8.1概述8.1.1純鋁的物理性質5、無磁性。1、密度小（ρ=2.7），屬輕金屬（約為銅鐵的1/3）；2、導電性好（次于金、銀、銅）；3、導熱性好；4、熔點低（660.5℃）；8.1.1純鋁的物理性質5、無磁性。1、密度小（ρ=2.7）8.1.2純鋁及鋁合金的力學性能2、鋁合金的強度取決于合金化和加工工藝（超硬鋁的強度可達600MPa）。1、純鋁的強度低，塑性好（退火狀態下伸長率達35%）；8.1.2純鋁及鋁合金的力學性能2、鋁合金的強度取決于合金化8.1.3純鋁及鋁合金的工藝性能1、可進行各種形式的壓力加工；3、合金元素的焊接型好，含硅、鈦高的焊接性差。2、切削加工性：純鋁的切削加工性差，強度硬的鋁合金，切削加工性好8.1.3純鋁及鋁合金的工藝性能1、可進行各種形式的壓力加工8.2純鋁的耐蝕性

鋁的標準電極電位很低（-1.663V），在常用的金屬材料中是最低的，是一種很活潑的金屬，在全部的pH值范圍內都可發生析氫腐蝕（在酸性溶液中腐蝕生成Al3+，在堿性溶液中生成AlO22-）。8.2.1電化學特性：8.2純鋁的耐蝕性鋁的標準電極電位很低（-1.8.2.2氧化膜的特點：4、可以通過化學氧化或陽極氧化的方法生成更厚的氧化膜（化學氧化膜的厚度約為1～3um,陽極氧化膜可達100um，可供裝飾、耐蝕等用）。1、致密，并且與基體牢固結合；2、具有較高的穩定性，可保護鋁基體不受腐蝕；3、隨著時間的延長，特別有水分時，氧化膜會增厚；8.2.2氧化膜的特點：4、可以通過化學氧化或陽極氧化的方法8.2.3氧化膜的結構：1、在大氣或低于80℃的水溶液中，生成的氧化膜為（Al2O3.3H2O）,是非晶態結構；3、高于200℃水中生成的膜為Al2O3

。2、在80℃以上的水溶液中形成的膜為（Al2O3.H2O，AlOOH），是晶態結構；8.2.3氧化膜的結構：1、在大氣或低于80℃的水溶液中，生

堿能與鋁表面的氧化膜反應生成偏鋁酸鈉和水。氧化膜破壞后，堿和鋁會進一步發生反應，并釋放出氫氣。腐蝕特點：全面腐蝕。（工業上利用這一點去除表面氧化物以及油污等，稱為化學銑切）8.2.4純鋁在不同介質中的腐蝕行為

在稀酸中發生的是呈點蝕，在氧化性濃酸中具有很好的耐蝕性（生成鈍化膜）。1、在堿中：不耐蝕2、在酸中的腐蝕堿能與鋁表面的氧化膜反應生成偏鋁酸鈉和水。氧化膜破壞⑵當溶液中存在F-,Cl-離子時，純鋁極其不耐蝕，因為這些離子很容易破環氧化膜而產生點蝕。當溶液中存在Cr2O72-,CrO42-等氧化性離子時，能促進鈍化。3、在中性鹽中的腐蝕⑴其腐蝕行為主要取決于溶液中的陰、陽離子的特性。⑶當溶液中含有電位較正的Fe2+,Ni2+,Cu2+等離子時，會加速鋁的腐蝕。⑵當溶液中存在F-,Cl-離子時，純鋁極其不耐蝕，因為這些離8.2.5鋁在幾種典型的介質中的腐蝕：1、在酸性介質中的腐蝕速度的順序為：HF﹥H3PO4﹥HCl﹥HNO3﹥H2SO42、在堿性介質中的腐蝕速度的順序為：NaOH﹥Na2CO3﹥NH4OH﹥Na2SiO38.2.5鋁在幾種典型的介質中的腐蝕：1、在酸性介質中的腐蝕8.3鋁合金的耐蝕性1、組織特點：8.3.1鋁-錳合金主要組織組成物α-MnAl6,FeAl3等。8.3鋁合金的耐蝕性1、組織特點：8.3.1鋁-錳Si，Fe降低耐蝕性（形成一些雜質相析出）；Mn可以抑制Fe的不利影響（可以控制Mn/Fe比例含量來控制Fe的有害作用）。Mn-Al合金具有優良的耐蝕性（是主要的耐蝕鋁合金，屬于防銹鋁）在大氣中的耐蝕性和工業純鋁相近；在海水中與純鋁相同；在稀鹽酸中的耐蝕性比純鋁好；未發現這類合金有應力腐蝕開裂的傾向。在特定條件下，有剝蝕和晶間腐蝕傾向，發生腐蝕時一般為全面腐蝕，并常伴有點蝕。2、耐蝕性：3、合金元素對耐蝕性的影響：Si，Fe降低耐蝕性（形成一些雜質相析出）；Mn可以8.3.2鋁-鎂合金

為固溶體型合金，但固溶強化效果差（難以形成過飽和固溶體），主要通過加工硬化進行強化。

有點蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕和剝蝕傾向。隨著鎂含量增大，點蝕傾向增加；隨著冷加工變形量增大，應力腐蝕和剝蝕敏感性增加。1、組織特點2、耐蝕性8.3.2鋁-鎂合金為固溶體型合金，但固溶強化效果差⑴Mg：

Mg含量﹤3.5%時，在任何熱處理狀態或冷加工狀態均無應力腐蝕開裂傾向；含Mg量在3.5%～5.0%之間，冷加工狀態有應力腐蝕開裂的敏感性；含Mg量﹥5.0%時，在一定退火溫度下，也具有應力腐蝕的敏感性；高含鎂的鋁合金即使在低溫放置也有應力腐蝕開裂的傾向。

高鎂合金在時效狀態下的應力腐蝕的敏感性較大。為了改善這一點，可以采用固溶處理的方法，使之形成固溶體。3、合金元素對耐蝕性的影響4、熱處理對應力腐蝕的影響⑵Mn、Cr、Zr可以提高抗應力腐蝕的能力。⑴Mg：高鎂合金在時效狀態下的應力腐蝕的敏感以鋰代替鎂。合金密度小；具有高強度、耐熱；鋰活性大，易氧化和腐蝕。（用于高速飛機的結構材料和蒙皮）。8.3.3鋁-銅系合金（硬鋁）1、合金特點：⑴Al-Cu-Mg合金（杜拉鋁合金）具有良好的力學性能和加工性能（主要用于渦輪噴氣發動機中的葉片）。⑵Al-Cu-Mn合金屬于耐熱合金（主要用于飛機發動機中的葉片及容器等）。⑶Al-Cu-Li合金以鋰代替鎂。合金密度小；具有高強度、耐熱；鋰活性大，易氧化和2、Al-Cu合金系的耐蝕性⑷有剝蝕現象（特別在海洋大氣中）。⑴容易產生“白斑黑心”的點蝕。⑵晶間腐蝕甚為敏感，凡是過飽和固溶體在分解條件下都有晶間腐蝕。⑶有一定應力腐蝕的傾向。2、Al-Cu合金系的耐蝕性⑷有剝蝕現象（特別在海洋大氣中）3、合金元素的影響：鎂含量﹤2%范圍內，隨著含鎂量的提高，強度提高，4%Cu+2%Mg的合金強度最高，點蝕程度增加。（減少了銅的溶解度，基體上析出了雜質銅）。主要強化元素，提高強度（CuAl2強化相）；但隨著含銅量的增加，耐蝕性下降，點蝕和晶間腐蝕敏感性增加。⑴銅：⑵鎂：3、合金元素的影響：鎂含量﹤2%范圍內，隨著含鎂量

消除鐵的有害作用，提高耐蝕性、耐熱性和一定的強度，降低塑性。⑶錳：⑷鐵，硅：⑸鈦，Zr:細化晶粒，減少開裂傾向。是雜質元素，降低耐蝕性和塑性。消除鐵的有害作用，提高耐蝕性、耐熱性和一定的強度，降8.3.4Al-Zn-Mg-Cu合金1、合金特點：⑴Al-Zn-Mg合金：經適當的熱處理后，強度可達500MPa，有優良的焊接性能。⑵Al-Zn-Mg-Cu合金：強度可達600MPa，是鋁合金中強度最高的一類（可以稱“超硬鋁”）8.3.4Al-Zn-Mg-Cu合金1、合金特點：2、耐蝕性：⑵Al-Zn-Mg-Cu合金：應力腐蝕開裂敏感性大，還有晶間腐蝕和剝蝕傾向。⑴Al-Zn-Mg合金：應力腐蝕開裂敏感性大2、耐蝕性：⑵Al-Zn-Mg-Cu合金：應力腐蝕開裂敏感性3、合金元素的影響：Zn/Mg比值過高過低都降低耐蝕性，當Zn+Mg=8.5%，Zn/Mg=2.7～3時，抗應力腐蝕性能最佳。⑴Zn/Mg：⑵銅改善時效組織，提高強度和塑性，提高抗應力腐蝕能力。⑶Cr,Mn,Zr細化晶粒，提高抗應力腐蝕能力。（原因：提高再結晶溫度，阻礙結晶過程進行，阻止晶粒長大。）3、合金元素的影響：Zn/Mg比值過高過低都8.4鋁合金常見的幾種腐蝕破壞形式

大氣、淡水、海水和其他一些中性和近中性水中容易發生點蝕。8.4.1點蝕1、發生點蝕的主要環境8.4鋁合金常見的幾種腐蝕破壞形式大氣、淡水、海2、引發點蝕的條件

（1）水中必須含有能抑制全面腐蝕的離子，即能保持保護膜的離子（如：SO42-，SiO32-，PO43-等）。（2）水中含有能局部破壞鈍態的離子，如氯離子。（3）水中必須含有促進陰極反應的氧化劑。2、引發點蝕的條件（1）水中必須含有能抑制全面腐蝕的3、點蝕的形成過程

一般是認為氯離子等是破壞鈍態的離子，局部進入鈍化膜，使鈍化膜局部變質。金屬溶解生成鋁離子，釋放的電子流到陰極發生陰極反應（主要是H+或氧化劑被還原），生成的鋁離子同水中OH-結合生成氫氧化物，使該處pH值局部降低，呈酸性。使氯離子進一步富集，繼續破壞鈍化膜，形成蝕坑。含銅的鋁合金耐點蝕性最差，Al-Mn,Al-Mg合金耐點蝕性較好。4、鋁合金的耐點蝕性3、點蝕的形成過程一般是認為氯