海洋材料：铝的腐蚀形态

　　铝及其合金除了在少数介质中呈现全面腐蚀，如碱溶液和磷酸溶液外，一般都发生局部腐蚀。常见的腐蚀形态：点腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、丝状腐蚀、层状腐蚀、应力腐蚀形裂与腐蚀疲劳等，这些腐蚀形态在船舶舰艇与海洋设施中都可能发生。

　　铝合金的应力腐蚀形裂与腐蚀疲劳是在应力（拉应力或交变应力）与腐蚀联合作用下发生的破坏，比较多见于高强度铝合金。由于破坏发生比较突然，大多发生在受力的结构中，具有极大的瞬间破坏危险，引起学术界和工程界的广泛兴趣并进行了比较细致深入的研究，形成了从实验研究到机里探讨等大量着作。

　　点腐蚀

　　点蚀又称孔蚀，是在金属中产生针状、点状、小孔状的一种极为局部的腐蚀形态，它是阳极反应的一种独特形式。点蚀最早是由局部电池引起的，随着时间延长，点蚀速度逐渐放慢。工业纯铝即1XXX系合金对点蚀有很高的抵抗能力，含有少量Cu的3003合金也有良好的抗蚀性。工业纯铝的点蚀速度随其纯度的提高而下降，特别是当其Fe、Cu含量低时；Al-Mg系的5XXX合金也有良好的抗点蚀性能，它们的舰船与海洋设施中用得较多，故可称为海洋变形铝合金。Al-Mg-Si系6XXX合金既有点蚀倾向又有晶间腐蚀倾向。硬铝和超硬铝薄板应包覆铝与Al-Zn-Mg合金，以防点蚀。

　　铝及铝合金的点蚀程度随介质不同而异，田园大气比工业大气和海洋大气中的轻，水中产生的点蚀比大气中的严重，材料表面状态不同点蚀程度也不同，有包铝层的合金的点蚀比未包铝合金的轻得多。

　　在大气、淡水、海水以及中性水溶液中都会发生点腐蚀，严重的点蚀可导致穿孔。幸运的是腐蚀孔达到一定深度会停止发展。铝的抗蚀性比钢及镀锌钢的高得多，钢会一直腐蚀下去，而镀锌钢在镀锌层破坏后会加速剧烈地腐蚀。点蚀程度还与介质及合金有关。实验证明，铝合金点腐蚀介质中还必须存在破坏局部钝态的阴离子，如氯离子、氟离子等。从铝合金系来看，高纯铝不易发生点腐蚀，含铜的铝合金对点腐蚀最敏感、而3XXX系及5XXX系合金有相当强的耐点蚀性能。

　　晶间腐蚀

　　晶间腐蚀是沿着金属晶粒边界发生的选择性腐蚀。晶界是金属晶粒间的错接区，是高能区，有更强的化学活性，因而晶界大都比晶粒腐蚀得快，若晶界明显地活泼得多，就会发生晶间腐蚀。

　　2XXX系合金如2024在人工时效时，晶间有CuAl2沉淀，在晶粒边界形成贫Cu区域，该区电位最负，于是腐蚀沿着晶界贫Cu区进行，形成晶间腐蚀。7XXX系合金固溶处理后为均匀的固溶体，在经过具有晶间腐蚀倾向的人工时效处理后，晶间会沉淀电位为-0.86V的MgZn2，在晶粒边界形成电位为-0.57V的合金元素（Mg和Zn）区，而晶粒本身为固溶体，其电位为-0.68V。显然，由于MgZn2的电位最负，于是腐蚀沿着晶间进行。

　　由于晶间腐蚀发生在金属内部，往往不易发现而会突然引起结构破坏，甚至造成重大事故。1981年8月，中国台湾省有一架波音737货运飞机在一次高空飞行中因晶间腐蚀而失事，事后检查发现，该机因常用于运输活鱼和海产品，使机身铝结构发生了严重的晶间腐蚀。

　　工业纯铝在大气、淡水及中性溶液中发生点蚀，不产生晶间腐蚀；3XXX系合金和形成Mg2Si外无过剩Si的6XXX系合金无晶间腐蚀倾向，因为MnAl6相和Mg2Si相各与其固溶体的电位相近，若有过剩Si存在则有晶间腐蚀敏感性。

　　Al-Cu、Al-Cu-Mg、Al-Zn-Mg、Al-Zn-Mg-Cu、Mg含量＞3%的Al-Mg系合金有晶间腐蚀倾向。热处理不当时，在晶界上有CuAl2、AlxCuxMg、MgZn2、Al2ZnxMg、Mg2Al3等相沉淀，它们的电位与晶粒本身及晶界电位相差较大，形成微电池，引起晶间腐蚀。在含Cu的合金中，Al2Cu为阴极，晶界附近贫Cu区为阳极，发生溶解。

　　可以通过材料的加工工艺、热处理参数的合理搭配与选择，以及控制引起晶间腐蚀的合金元素含量，能有效地控制晶间敏性程度或甚至消除。例如2A12合金板材的最佳人工时效规范为190℃/（6h~12h）；型材的为190℃/（6h~12h）；2A16合金板材的为190℃/18h或210℃/12h；2A10合金线材的为75℃/24h；2A16合金线材的为190℃/18h。

　　2A12-T4合金经190℃/12h人工时效后，再在125℃~170℃长时间稳定化处理或在200℃以上稳定化处理，可以消除晶间腐蚀；2A16合金经190℃/18h人工时效和稳定化处理可以消除晶间腐蚀敏感性；2A06-T4合金材料经200℃、250℃或300℃稳定化处理后无晶间腐蚀倾向。