船用5083和5059铝合金板材耐腐蚀性能对比研究.docx

船用5083和5059铝合金板材耐腐蚀性

能对比研究

刘蒙

(中国船级社质量认证公司，北京100006)

0引言

5字头系列铝合金由于具有优良的耐腐蚀性、机加工成形性、焊接性和具有较好的强度等优点，被广泛应用在大型舰艇的上层建筑、航空母舰的飞行甲板以及全铝海洋船的船体结构上[1]。使用铝合金板代替常规钢板作船体材料，不仅可以减轻船体重量，还可以弥补钢板在服役期间因锈蚀而引起的失效[2]。5083铝合金是目前船舶制造中应用较为广泛的一种合金，但是随着社会对船舶强度和速度要求的提高，该合金很难满足使用性能的要求，因此制造厂家开始考虑其他新型耐蚀合金，如含Mg量更高的5059合金。

5083合金和5059合金均属于不可热处理强化的铝合金，其主要强化手段是加工硬化，加工工艺一般是经过熔炼后进行热轧、冷轧等工序成为板材，然后稳定化处理[3]，以达到H116状态来满足合金的耐腐蚀性能。研究表明稳定化退火工艺影响合金的化合物分布状态、组织构成等，进而影响合金的耐蚀性能，影响合金的耐腐蚀性能的因素主要有金相学因素及电化学因素。德国Corus公司针对5083和5059合金进行了力学性能、焊接性能、腐蚀性能的对比试验，

但结果仅局限于宏观的描述了2种合金的性能差别，本文通过对比2种合金的剥落腐蚀性能、晶间腐蚀性能，结合合金在化学成分、金相组织及化合物组成上的差别，系统分析2种合金耐剥落腐蚀及晶间腐蚀程度差别的原因，找出合金组织对耐腐蚀性能的影响。

试验材料及方法

试验材料来自国外不同厂家生产的5083和5059铝合金，其状态均为H116，

化学成分如表1所示。

表15083和5059合金的化学成分（wt/%）Tab.15083and5059alloyschemicalcomposition（wt/%）

试样经粗磨、细磨、粗抛、精抛至表面无划痕，经Keller试剂（2.5mLHNO3+1.5mLHCL+1mLHF+95mLH2O）浸蚀10s后观察合金析出相的分布、大小、数量；采用阳极覆膜设备对试样在常温下进行阳极覆膜，阳极覆膜参数为：电压20V，溶液为浓度1.8%的HBF4，覆膜时间2min，试样经阳极覆膜后能清晰的呈现晶粒的形态和大小，便于观察合金的晶粒形状和尺寸。采用ZEISSImagerM2m型光学显微镜和ZEISSEVO18型扫描电子显微镜（SEM）观察合金显微组织，SEM的工作电压20kV。

按照ASTMG66和G67标准要求，切取尺寸分别为40×100×6mm和50×6×7mm的试样进行合金的剥落腐蚀和晶间腐蚀试验。用环氧树脂将剥落腐蚀试样镶起来，保留轧面，用800#砂纸磨光亮并防止试样在磨制过程过热。按照ASTMG66标准，2种合金分别置于标准要求恒温65℃的溶液中，垂直悬挂24h

后，对合金的剥落腐蚀进行评级。根据腐蚀坑或剥落腐蚀的严重程度，从小到大依次将腐蚀等级评定为：N，PA，PB，PC，EA，EB，EC，ED。晶间腐蚀试样经800#砂纸磨光亮，酸洗、碱洗后，在30℃的HNO3（70%～72%wt）溶液中浸泡

24h，测量试样腐蚀前后的损失重量。

结果与分析

剥落腐蚀及晶间腐蚀

2种合金腐蚀前后宏观照片如图1所示。从试样的剥落腐蚀状况可以看出，

5083合金的剥落腐蚀为腐蚀级别为PC级，表面点蚀较严重，并轻微深入试样表面。5059合金的腐蚀级别为N级，表面腐蚀不严重。

图15083和5059合金剥落腐蚀前后宏观照片Fig.15083and5059alloybeforeandafterexfoliationcorrosionmacrographs

2种合金的晶间腐蚀结果如表2所示，ε（5059合金）＜ε（5083合金）。

因此可以判定5059合金的耐腐蚀性能高于5083合金。

表25083和5059合金的晶间腐蚀失重结果Tab.2Weightlossresultsofintergranularcorrosionof5083and5059alloys

综合2种合金的剥落腐蚀和晶间腐蚀试验结果，5059合金的耐蚀性能优于

5083合金的耐蚀性能。

化学成分对合金耐蚀性能的影响

5083和5059合金在室温时的相组成主要是α固溶体和β相（Mg2Al3）。合金中固溶体α电位（?0.89～?0.84V）较β相的电位(?1.24V)高，在电解液中常常会产生电化学腐蚀。有关研究表明5字头系列合金随着Mg含