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铝合金压铸件盐雾试验的浇铸缺陷对耐腐蚀的影响分析

铝合金压铸件因轻量化、高强度、易成型等优势,广泛应用于汽车、电子、航空航天等领域,其耐腐蚀性能直接关系到产品使用寿命与可靠性。盐雾试验作为模拟氯化物腐蚀环境的加速测试方法,是评估其耐腐蚀性能的核心手段,而浇铸过程中产生的气孔、缩孔缩松等缺陷,会显著破坏基体连续性,加速腐蚀介质渗透。本文结合盐雾试验原理与缺陷特征,系统分析浇铸缺陷对铝合金压铸件耐腐蚀性能的影响机制。

铝合金压铸件盐雾试验的基本原理与评价标准

盐雾试验是通过向封闭试验箱内持续喷洒5%NaCl水溶液(pH6.5-7.2),模拟自然环境中的氯化物腐蚀,试验温度通常为35℃以模拟热带环境。其核心原理是利用Cl⁻离子破坏铝合金表面的氧化膜(Al₂O₃),引发电化学腐蚀。铝合金压铸件的耐腐蚀性能主要通过三个指标评价:

一、表面腐蚀等级(依据GB/T 6461-2002,1级为完全腐蚀,10级为无腐蚀)。

二、腐蚀速率(单位时间内的腐蚀深度,单位mm/a)。

三、失重率(试验前后的质量差与初始质量的比值)。这些指标为后续缺陷影响分析提供了量化基础。

常见浇铸缺陷的类型及形成机制

铝合金压铸件的浇铸缺陷主要源于熔炼、浇铸及凝固过程的控制不当,常见类型包括:气孔(气体卷入或氢气析出形成的空洞)、缩孔缩松(凝固体积收缩未补缩导致的空洞/孔隙)、夹杂(熔渣或异物混入形成的异质相)、裂纹(冷却或收缩应力导致的贯通/半贯通缝隙)、偏析(凝固时溶质再分配导致的成分不均匀)。例如,气孔多因熔炼温度过高(氢气溶解度增加)或浇铸速度过快(卷入空气);缩孔缩松多因浇铸系统补缩能力不足;夹杂多因熔液未过滤或浇注时混入熔渣。

气孔缺陷对铝合金压铸件耐腐蚀性能的影响

气孔是破坏耐腐蚀性能的“隐形通道”。气孔内部的空气或水分与铝基体形成局部腐蚀电池:铝作为阳极发生氧化(Al→Al³⁺+3e⁻),气孔内氧气作为阴极发生还原(O₂+2H₂O+4e⁻→4OH⁻),加速气孔周围基体腐蚀。皮下气孔(表面下几毫米)在盐雾试验初期无明显腐蚀,但随着时间延长,腐蚀介质穿透表面薄层,会导致皮下基体腐蚀、表面鼓包。研究显示,气孔率从0.5%增至3%时,48小时盐雾试验的失重率从0.15g/m²升至0.8g/m²,腐蚀深度从20μm增至80μm。

缩孔缩松缺陷的耐腐蚀影响机制

缩孔缩松的危害不仅是提供渗透通道,更因缺陷区伴随成分偏析——溶质元素(如Si、Mg)在缩孔周围富集,与基体形成电位差。例如,Si富集区电位高于铝基体,成为阴极,铝基体为阳极优先腐蚀。盐雾试验中,缩松严重的铸件表面会出现大量细小腐蚀点,逐渐扩展成片。某企业数据显示,缩松孔隙度2%的铸件,72小时盐雾试验的失重率是无缩松铸件的3倍以上。

夹杂缺陷对耐腐蚀性能的干扰

夹杂(如Al₂O₃、碳化物)与铝基体的结合力弱,界面易形成缝隙,盐雾中的Cl⁻会渗入缝隙引发“缝隙腐蚀”——缝隙内氧含量低,铝基体为阳极加速腐蚀。此外,夹杂电位与基体差异大(如Al₂O₃电位-0.6V vs 铝-1.6V),夹杂为阴极,基体为阳极。直径50μm以上的Al₂O₃夹杂,盐雾试验中会快速形成深度为夹杂尺寸2-3倍的腐蚀坑。夹杂数量越多,腐蚀点密度越高,耐腐蚀性能越差。

裂纹缺陷的腐蚀加速效应

裂纹是最具破坏性的缺陷,贯通或半贯通的缝隙直接为腐蚀介质提供长距离通道。裂纹尖端的应力集中会引发“应力腐蚀开裂(SCC)”:应力降低铝基体电位,裂纹尖端优先腐蚀,腐蚀产物膨胀进一步加剧应力,形成恶性循环。盐雾试验中,裂纹处12小时会出现白色腐蚀产物(Al(OH)₃),24小时可能扩展至铸件厚度,导致破裂。即使裂纹宽度小于10μm,也会使耐腐蚀寿命降低50%以上。

偏析缺陷的耐腐蚀影响分析

偏析导致成分不均匀,不同区域电位差异形成微电池。Si偏析区电位高于铝基体,为阴极,铝基体为阳极;Mg偏析区电位低于铝基体(Mg电位-2.37V),为阳极快速腐蚀。盐雾试验中,Si偏析区腐蚀斑点小而浅,Mg偏析区斑点大而深。例如,Mg含量从1%增至3%的偏析区,48小时盐雾试验的腐蚀深度达150μm,而基体仅30μm。偏析还会导致腐蚀速率波动,影响产品一致性。

缺陷特征与腐蚀行为的定量关联

为精准评估缺陷影响,需建立定量关系:气孔等效直径越大,腐蚀渗透越快;缩孔隙度越高,失重率越大;夹杂面积分数越高,腐蚀点密度越大;裂纹长度-宽度比越大,SCC风险越高。某机构的回归方程显示:腐蚀速率(mm/a)=0.02×气孔率+0.05×缩孔隙度+0.1×夹杂面积分数+0.2×裂纹长度。该方程表明,裂纹对腐蚀速率影响最大,其次是夹杂、缩松、气孔,为工艺优化提供了量化依据(如腐蚀速率≤0.1mm/a时,气孔率需≤2%、缩孔隙度≤1%)。

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