CN110411934B - 一种铝合金腐蚀等级的快速评定预测方法 - Google Patents

一种铝合金腐蚀等级的快速评定预测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铝合金腐蚀等级的快速评定预测方法，对铝合金试件进行中性盐雾或者盐水浸泡腐蚀实验，一方面对腐蚀试验的铝合金试件进行电化学测试并采集腐蚀电化学参数，另一方面对腐蚀试验的铝合金试件按照GB/T 6461‑2002进行腐蚀等级评定，通过建立腐蚀等级与腐蚀电化学参数的关系得到函数关系式，由此实现对铝合金进行腐蚀等级的快速评定预测；本发明方法，具有检测速度快，预测时间短，误差小的优点；本发明方法简单易行，实用性强，对铝合金材料的腐蚀等级能够实现快速评定预测。

Description

一种铝合金腐蚀等级的快速评定预测方法
技术领域
本发明涉及金属材料腐蚀技术领域，具体涉及一种铝合金腐蚀等级的快速评定预测方法。
背景技术
铝合金具有密度小、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。在服役过程中，铝合金表面会在海洋环境中发生严重的腐蚀行为，造成材料性能降低，对装备的长期服役性能和安全产生威胁。腐蚀是不断发展的过程，腐蚀发展程度取决于发展的时间和腐蚀环境，而在一系列描述腐蚀程度的参数中，腐蚀等级是一个重要参数，用来对腐蚀作定性或粗略描述，因此，研究腐蚀等级对预测腐蚀行为和确保材料的长期服役安全有重要意义。
当前广泛使用的腐蚀等级评定方法主要根据《GB/T 6461-2002金属基体上金属和其他无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级》，采用人工目测的方法进行评定。这种方法检测速度慢，工作强度大，而且由于存在人为因素，因此检测结果的一致性较差，误差较大。当前关于铝合金腐蚀等级评定预测的研究相对较少。CN102288537B提供了一种LY12CZ铝合金材料腐蚀损伤分级量化方法，虽然能对材料腐蚀等级进行分级，但主要是依据标准来判断材料的疲劳寿命情况，周期较长，工作量大，且难以对腐蚀等级进行快速评定预测。
发明内容
为了解决现有技术中关于铝合金腐蚀等级评定预测的方法误差大、周期长及无法快递评定预测的技术问题，而提供一种铝合金腐蚀等级的快速评定预测方法，通过建立腐蚀等级与腐蚀电化学参数的关系，对铝合金材料进行腐蚀等级的快速评定预测。
本发明通过以下技术方案实现：
一种铝合金腐蚀等级的快速评定预测方法，按照GB/T 6461-2002进行腐蚀等级评定，特征是，通过建立所述腐蚀等级与铝合金的腐蚀电化学参数的关系，对铝合金进行腐蚀等级的快速评定预测，包括如下步骤：
(1)铝合金的腐蚀试验：对铝合金试件进行预腐蚀试验，所述预腐蚀试验按预腐蚀时间分为0h、24h、72h、120h、240h 5组实验；
(2)铝合金的腐蚀电化学测试：对步骤(1)中按预腐蚀时间分为0h、24h、72h、120h、240h 5组实验的铝合金试件在达到相应预腐蚀时间时取出铝合金试件，水洗、干燥，然后进行电化学测试，采集铝合金试件在经过相应不同的预腐蚀时间后的腐蚀电化学参数；
(3)根据步骤(1)进行铝合金腐蚀等级评定：对步骤(1)中按预腐蚀时间分为0h、24h、72h、120h、240h 5组实验的铝合金试件在达到相应预腐蚀时间时取出铝合金试件，按照GB/T 6461-2002标准给出的腐蚀等级进行腐蚀等级的分级，腐蚀等级以Rp表示；
(4)建立腐蚀等级与腐蚀电化学参数的关系：以Rp为函数，以腐蚀电化学参数为变量，画图并对函数进行拟合，得到腐蚀等级与腐蚀电化学参数的关系式；根据关系式进行其他同类铝合金的腐蚀等级的评定预测。
进一步地，所述5组实验每组实验有6个铝合金试件，所述6个铝合金试件其中3个大小为70×150×3mm用于步骤(3)腐蚀等级的分级，另外3个大小为10×10×3mm用于步骤(2)电化学测试。
进一步地，所述腐蚀电化学参数为开路电位、交流阻抗、极化曲线；以所述交流阻抗进行拟合得到腐蚀阻抗，以rp表示，以所述极化曲线进行拟合得到腐蚀电流密度，以i表示。
进一步地，所述预腐蚀试验为按照GB/T 10125-2012标准进行的中性盐雾试验，所述铝合金为6061铝合金。
更进一步地，步骤(4)中所述拟合为线性拟合，所述关系式为：
Rp＝2.51+1.41×10-5rp……………………………………………[1]
Rp＝15.95-5.96i…………………………………………………[2]
式[1]中rp的单位为Ω·cm2；式[2]中i的单位为A·cm-2。
进一步地，所述预腐蚀试验为3.5％NaCl溶液的浸泡腐蚀实验，所述铝合金为2024铝合金。
更进一步地，步骤(4)中所述拟合为线性拟合，所述关系式为：
Rp＝3.39+1.62×10-5rp……………………………………………[3]
Rp＝7.76-0.84i…………………………………………………[4]
式[3]中rp的单位为Ω·cm2；式[4]中i的单位为A·cm-2。
有益技术效果：本发明提供的铝合金腐蚀等级的快速评定预测方法，对铝合金试件进行中性盐雾或者盐水浸泡腐蚀实验，一方面对腐蚀试验的铝合金试件进行电化学测试并采集腐蚀电化学参数，另一方面对腐蚀试验的铝合金试件按照GB/T 6461-2002进行腐蚀等级评定，通过建立腐蚀等级与腐蚀电化学参数的关系得到函数关系式，由此实现对铝合金进行腐蚀等级的快速评定预测；本发明方法与当前的腐蚀评定方法相比，具有检测速度快，预测时间短，误差小的优点；本发明方法简单易行，实用性强，对铝合金材料的腐蚀等级能够实现快速评定预测。
附图说明
图1为实施例1中6061铝合金的盐雾腐蚀等级与腐蚀阻抗关系图。
图2为实施例1中6061铝合金的盐雾腐蚀等级与腐蚀电流密度关系图。
图3为实施例2中2024铝合金的浸泡腐蚀等级与腐蚀阻抗关系图。
图4为实施例2中2024铝合金的浸泡腐蚀等级与腐蚀电流密度关系图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例进一步描述本发明，但不限制本发明范围。
实施例1
本实施例铝合金为6061铝合金。
铝合金腐蚀等级的快速评定预测方法，包括如下步骤：
(1)铝合金的腐蚀试验：对铝合金试件按照GB/T 10125-2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》标准在盐雾腐蚀试验箱中模拟大气环境进行中性盐雾预腐蚀试验，按预腐蚀时间分为0h、24h、72h、120h、240h 5组实验；所述5组实验每组实验有6个铝合金试件，其中3个大小为70×150×3mm，另外3个大小为10×10×3mm；
(2)铝合金的腐蚀电化学测试：对步骤(1)中按预腐蚀时间分为0h、24h、72h、120h、240h 5组实验中每组3个大小为10×10×3mm的铝合金试件在到达相应的预腐蚀时间时取出铝合金试件，并用去离子水冲洗后干燥，然后采用三电极体系(其中参比电极为饱和甘汞电极SCE，辅助电极为铂电极)进行电化学测试，采集测试的腐蚀电化学参数：开路电位、交流阻抗、极化曲线；以所述交流阻抗进行拟合得到腐蚀阻抗，以rp表示，以所述极化曲线进行拟合得到腐蚀电流密度，以i表示；记录铝合金试件在经过相应不同的预腐蚀时间时的rp和i；rp和i的数据见表1；
(3)根据步骤(1)进行铝合金腐蚀等级评定：对步骤(1)中按预腐蚀时间分为0h、24h、72h、120h、240h 5组实验的铝合金试件在达到相应预腐蚀时间时取出铝合金试件，按照GB/T 6461-2002《金属基体上金属和其他无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级》标准给出的腐蚀等级进行腐蚀等级的分级，腐蚀等级以Rp表示；Rp的数据见表1；
(4)建立腐蚀等级与腐蚀电化学参数的关系：以Rp为函数，分别以rp、i为变量，画图，如图1和图2实际值所示，发现腐蚀等级Rp分别与腐蚀阻抗rp、腐蚀电流密度i均具有强关联性，对图1和图2进行线性拟合，得到腐蚀等级与腐蚀电化学参数的关系式，如式[1]和式[2]所示；根据式[1]和式[2]可对其他同类铝合金进行腐蚀等级的评定预测。
表1预腐蚀时间与rp、i和Rp的关系
Figure BDA0002132081130000041
对图1进行线性拟合，得到关系式：Rp＝2.51+1.41×10-5rp……………[1]
对图2进行线性拟合，得到关系式：Rp＝15.95-5.96i…………………[2]按关系式[1]和关系式[2]可以评定预测其他同类铝合金的盐雾腐蚀等级。
实施例2
本实施例铝合金为2024铝合金。
铝合金腐蚀等级的快速评定预测方法，包括如下步骤：
(1)铝合金的腐蚀试验：对铝合金试件采用悬挂式全浸方式在3.5％NaCl溶液中进行浸泡预腐蚀试验，按预腐蚀时间分为0h、24h、72h、120h、240h 5组实验；所述5组实验每组实验有6个铝合金试件，其中3个大小为70×150×3mm，另外3个大小为10×10×3mm；
(2)铝合金的腐蚀电化学测试：对步骤(1)中按预腐蚀时间分为0h、24h、72h、120h、240h 5组实验中每组3个大小为10×10×3mm的铝合金试件在到达相应的预腐蚀时间时取出铝合金试件，并用去离子水冲洗后干燥，然后采用三电极体系(其中参比电极为饱和甘汞电极SCE，辅助电极为铂电极)进行电化学测试，采集测试的腐蚀电化学参数：开路电位、交流阻抗、极化曲线；以所述交流阻抗进行拟合得到腐蚀阻抗，以rp表示，以所述极化曲线进行拟合得到腐蚀电流密度，以i表示；记录铝合金试件在经过相应不同的预腐蚀时间时的rp和i；rp和i的数据见表2；
(3)根据步骤(1)进行铝合金腐蚀等级评定：对步骤(1)中按预腐蚀时间分为0h、24h、72h、120h、240h 5组实验的铝合金试件在达到相应预腐蚀时间时取出铝合金试件，按照GB/T 6461-2002《金属基体上金属和其他无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级》标准给出的腐蚀等级进行腐蚀等级的分级，腐蚀等级以Rp表示；Rp的数据见表2；
(4)建立腐蚀等级与腐蚀电化学参数的关系：以Rp为函数，分别以rp、i为变量，画图，如图3和图4中实际值所示，发现腐蚀等级Rp分别与腐蚀阻抗rp、腐蚀电流密度i均具有强关联性，对图3和图4进行线性拟合，得到腐蚀等级与腐蚀电化学参数的关系式，如式[3]和式[4]所示；根据式[3]和式[4]可对其他同类铝合金进行腐蚀等级的评定预测。
表2预腐蚀时间与rp、i和Rp的关系
Figure BDA0002132081130000051
对图1进行线性拟合，得到关系式：Rp＝3.39+1.62×10-5rp……………[3]
对图2进行线性拟合，得到关系式：Rp＝7.76-0.84i…………………[4]
按关系式[3]和关系式[4]可以评定预测其他同类铝合金的盐水浸泡腐蚀等级。
本领域技术人员可以通过选择不同铝合金材料和调节各实验和测试参数来建立评定预测腐蚀等级的方法，如通过调节步骤1中的铝合金材料、试样大小、腐蚀环境、预腐蚀时间等来改变腐蚀试验，还可以通过改变步骤4中的电化学腐蚀参数作为变量建立评定预测腐蚀等级的函数，如腐蚀电位、微分电容等。可以在不脱离本发明构思的前提下，做出若干改进和调整，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种铝合金腐蚀等级的快速评定预测方法，按照GB/T 6461-2002进行腐蚀等级评定，其特征在于，通过建立所述腐蚀等级与铝合金的腐蚀电化学参数的关系，对铝合金进行腐蚀等级的评定预测，包括如下步骤：
（1）铝合金的腐蚀试验：对铝合金试件进行预腐蚀试验，所述预腐蚀试验按预腐蚀时间分为0h、24h、72h、120h、240h 5组实验；
（2）铝合金的腐蚀电化学测试：对步骤（1）中按预腐蚀时间分为0h、24h、72h、120h、240h5组实验的铝合金试件在达到相应预腐蚀时间时取出铝合金试件，水洗、干燥，然后进行电化学测试，采集铝合金试件在经过相应不同的预腐蚀时间后的腐蚀电化学参数；
所述腐蚀电化学参数为交流阻抗、极化曲线；以所述交流阻抗进行拟合得到腐蚀阻抗，以r p 表示，以所述极化曲线进行拟合得到腐蚀电流密度，以i表示；
（3）根据步骤（1）进行铝合金腐蚀等级评定：对步骤（1）中按预腐蚀时间分为0h、24h、72h、120h、240h 5组实验的铝合金试件在达到相应预腐蚀时间时取出铝合金试件，按照GB/T 6461-2002 标准给出的腐蚀等级进行腐蚀等级的分级，腐蚀等级以R p 表示；
（4）建立腐蚀等级与腐蚀电化学参数的关系：以R p 为函数，以腐蚀电化学参数r p 或i为变量，画图并进行拟合，得到腐蚀等级与腐蚀电化学参数的关系式；根据关系式进行其他同类铝合金的腐蚀等级的评定预测。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金腐蚀等级的快速评定预测方法，其特征在于，所述5组实验的每组实验有6个铝合金试件，所述6个铝合金试件其中3个大小为70×150×3mm用于步骤（3）腐蚀等级的分级，另外3个大小为10×10×3mm用于步骤（2）电化学测试。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金腐蚀等级的快速评定预测方法，其特征在于，所述预腐蚀试验为按照GB/T 10125-2012标准进行的中性盐雾试验，所述铝合金为6061铝合金。
4.根据权利要求3所述的一种铝合金腐蚀等级的快速评定预测方法，其特征在于，步骤（4）中所述拟合为线性拟合，所述关系式为：
R p = 2.51 + 1.41×10-5 r p ……………………………………………[1]
R p = 15.95 - 5.96 i …………………………………………………[2]
式[1]中r p 的单位为Ω·cm2；式[2]中i的单位为A·cm-2。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金腐蚀等级的快速评定预测方法，其特征在于，所述预腐蚀试验为3.5%NaCl溶液的浸泡腐蚀实验，所述铝合金为2024铝合金。
6.根据权利要求5所述的一种铝合金腐蚀等级的快速评定预测方法，其特征在于，步骤（4）中所述拟合为线性拟合，所述关系式为：
R p = 3.39 + 1.62×10-5 r p ……………………………………………[3]
R p = 7.76 - 0.84 i …………………………………………………[4]
式[3]中r p 的单位为Ω·cm2；式[4]中i的单位为A·cm-2。
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