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                鋁合金腐蝕特點

                鋁是一種活潑金屬,標準電極電位較負,見式(2-1)

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                從式(2-1)可以看出鋁的♂標準電極電位很負(一1. 66V),使鋁的金屬活潑性比較強,容易被腐蝕。但在實◢際情況中,鋁卻表現出較高的抗蝕性能。這是由於鋁在空氣中能迅速生成一層致密的★氧化鋁保護膜(這種自然形成的氧化物保護膜也可稱之為鈍化膜),其╱厚度約為50^-200人(1人=10-10m,全書同。),這便賦予了鋁合金表面很好的耐蝕性能。這層氧化膜的主要成分為A1203,在高∞溫水中(850C)生成的氧化膜為A1203·H20,而且此時生成的氧化膜較厚。鋁〓表面氧化反應過程如下。

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                這一反應的進行將導致鋁表面周圍溶液pH值升高而呈堿性,引起如下反應,並有H:從溶液中逸出:

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                反應式(2-3)和式((2-4)的進行,使鋁合金表面能迅速生成一層致密氧化膜,得到保護,阻礙腐蝕介質的浸蝕作∑用,使基體金屬不至於進一步同腐蝕介質(如O2 , H20等)發生反應,從而使鋁合金在空氣中有較高穩定性。由此可見,鋁合金的抗蝕性能由表∏面氧化膜性質所決定。
                從式(2-2)中可以看出,鋁的腐蝕受H+濃度影砰響很大Ψ。H+濃度升高或降低都看著冷然笑著將導致A1(OH)3或A1203·H20的溶解,從而導致表面保護氧化膜層被破壞,其結果使鋁←被腐蝕。
                當H+濃度降低時則有如下反應。

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                當H+濃度升高時則有如下反應。

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                但當溶↘液中H+濃度很高或很低千秋雪時反應式(2-6)和反應式(2-8)可能並不存在,甚至在H+濃度高●達一定值後,反應式(2-7)也可能不存在,鋁將直接被腐蝕成+ 3價離〓子狀態。這也可以從鋁的電「位一pH圖看出這一關系。
                鋁的電位一pH簡化圖如圖2-1所示。

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                從圖2-1中可以看出,鋁在〒酸性環境中,穩定性要比在堿性環境中穩定性高得多。在酸性環境中,當鋁的◣腐蝕電位低於一1. 66V時,不管pH值怎微微一笑樣降低,鋁都是穩定的現在是藍慶星。而在堿性環境中再添兩大助力【求鮮花】則不同,當堿達到一定強度後,不管鋁的腐蝕電位是多低,鋁都是極不穩定↑的,都將被劇烈腐蝕。當溶液pH值在4. 5一8.5之間,鋁處於鈍化區ζ,不管鋁水元波卻已經一拳就轟了過來腐蝕電位有多高,鋁都是以水合氧化鋁的形式占主導地位,在鋁表面生成了一只消瑤瑤嫂子能夠盡快恢復吧層鈍化膜。這一鈍化膜層對鋁起到了保護作用,使鋁有良好的耐蝕性,而不被腐∞蝕。當pH<4. 5時為酸性腐人蝕區,當pH>8. 5時為堿性腐蝕區。鋁在酸性腐蝕區特別是腐蝕介質中含有鹵素離子時一↘般以局部腐蝕為主,比如點蝕、坑蝕等。至於酸性拋光,是一種特殊化學☆整平腐蝕行為。鋁在堿性腐蝕區則以全面腐蝕為主。從鋁在酸性腐蝕區和堿性腐蝕區的腐蝕行為看,鋁在酸性介質中比在堿性介質中更容易形成較高粗糙化表面。

                鋁合金常用化學氧Ψ 化也能在鋁的電位一pH圖中找到與之相適應的pH對應關系。在堿性環境中對鋁合金表面進行化學氧化時,都是在pH值約為12的條件↙下進行。雖然這一pH值條件下從圖上看,鋁是落在腐蝕區,但在堿▃性氧化溶液中加人的鉻酸鹽腐蝕抑制劑能阻礙鋁腐蝕行為的發生。而要生成較厚化學氧化膜層,也必⌒需使溶液對初期生成的氧化膜層有一定溶解作用,使溶液能與底層鋁繼續反應,增加」氧化膜層厚度。在強轟堿環境中,溶液溫度也較高時,加人∞的腐蝕抑制劑會加速腐蝕過程的進行。相對來說,鋁在酸性環境中淡然一笑穩定性要高一些,其化學氧化pH值一般在1.5一30
                關於鋁合金化學氧化機理可㊣ 以參考其他相關資而后臉上掛著淡淡料,這裏提出這個概念是由於我們認為鋁合金紋ζ 理蝕刻在很大程度上就是:鋁表面鈍化膜形成一鈍化膜溶解一鈍化膜再形成一鈍化膜再★溶解這一過程來完成。單獨使用酸性或堿性紋理蝕刻方法時,這一眼中正閃爍著陰冷過程表現更為突出。關於這個問題更深人的探討,留待後面章節再行討論。
                鋁的腐蝕◇速度與pH值的特征依從關系如圖2-2所示。
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                從圖2-2中可以看到,隨著酸〓性溶液中pH值升高,腐蝕速最為主要度下降。在堿性溶液中,隨著pH值升高而腐蝕速度嘴巴傳出去會更好增大,在這個pH值範圍內,溶液中存在的不是A13+,而是A1(OH叮。顯然可認為,這是金屬溶☉解陽極反應受到加速的原因。鋁在pH=4-9之間,腐蝕實際上可以看成是完全消失,這與如圖2-1所示鋁一水系電位一pH平衡簡化圖基本土行孫一致〓。這種情況是由於在鋁合金表面產生了厚的氧化膜保護層所致。但這¤層保護膜在強堿性或強酸性溶液中都不穩定(濃氧化性酸例外)。
                在中性和堿性溶液中,金屬你繼續跑啊鋁溶解反應遵循如下反應過程。2

                這個反應總是經由(在堿性溶液力量中尤其如此▅)鋁合金表面固態氧化物或氫氧化物的生成和固態氧化物或氫氧化物的溶解來完▓成。其分步驟反應式如下。

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                對於陽極反應來說,式(2-12)和式(2-13)控制腐蝕╲速度。溶解速度受A1(OH)矛與OH一相互擴散速度的控制,也受OH一向電極表金色刺尖直接朝水元波面供應的控制。其結果是在流動溶液中,由於顯著的陰極極化,發生析氫,由此,使界面層電解質進※一步堿化,pH值上升,從而使鋁在這種溶液中的溶解速度增大。
                陰極析氫反應見反應式(2-14).

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                從式(2-14)可以看出,析氫反應的→結果導致溶液進一步堿化,加速鋁的腐蝕。鋁雖然是活潑金屬,但在氧化性酸中腐蝕速度很慢,這主要是由於氧化性酸能使鋁表面形成鈍態而被保護的緣故。但在含鹵卐素離子的酸性溶液中,腐蝕速度助手如此無視則比較快。如鋁在HCI溶液中,由於Cl一強烈的活化作用,使鋁耐※蝕性變差。鋁純度降低,其腐蝕速度加快。純鋁在熱加〗工狀態下腐蝕速度最大,淬火狀態應該可以使我腐蝕速度減小,退火狀態腐蝕速度最小。純鋁在HC1中,隨溫度升高和濃度提高腐蝕速度↑加快。
                鋁的純度和熱處理狀態對鋁在HCI和NaOH溶液中腐蝕速度的影響見表2-1,

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                由於OH一強烈的去極化作ω 用,使得鋁在堿性溶液中的腐蝕行為幾乎呈現為均勻腐蝕】。而鋁在含鹵不凡素離子的電解質溶液中,腐蝕卻不是這樣。由於鹵素離子具有強點蝕效應,所以鋁在含鹵素離子的電解質溶液中,腐蝕不是均勻腐蝕,而是呈現出一種特殊腐蝕行為—點蝕。而鋁的點蝕在工業上不被允許,因為很多材料報損在很影子大程度上都是由點蝕所導致。但本書所討論的鋁◤合金紋理蝕刻,在很大程度上正是利用了鋁在含鹵素離子或其他致點蝕離子的電解質溶液中的特殊︾腐蝕行為—點蝕作用來完成。
                純鋁在HNO3溶液中,當溫度在15℃以下時都表現〗為鈍態,隨著溫↓度升高和酸含量提高,腐蝕速度逐漸加快。當HNO3濃度在30%時,各溫度點都基本接□近最大腐蝕速度。再提高酸濃度腐蝕速度反而降低。但在濃HNO3溶液中加人HCl或HF,對鋁有強◤腐蝕作用,這是由於鹵直接覆蓋了整片天際素離子浸蝕破壞鋁表面氧化膜,導致腐蝕加劇所致。

                在鋁合金表面紋理蝕刻研究中發就沒有不算數現,如果向含Cl一的酸性紋理預蝕刻 溶液中加人適量HNO3,即能明顯抑制鋁的腐蝕,這一作█用對於調節蝕刻液溫度恒定有重要意義。這種作用的發生同樣是和HNO。對鋁合◣金表面致鈍作用有關。
                鋁在不同濃【度H N03溶液及不同溫度時的腐蝕速度如圖2-3所示。

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                鋁在稀H2SO;溶液中腐蝕速王老度很慢,只有當H2SO;濃度大於40%時腐蝕速度才迅速增加。大約在80%的H2 SO;溶液中腐蝕速度達到最大值,而後隨H2 SO;濃度升高腐蝕速度反而ㄨ減少。
                如果將鋁片浸在15%一20%H2SO;溶液中48h或更長時間,可得到表面質地非仙府常均勻的啞光紋理效果。但這種效果並不能因為增加濃度和提高溫度而加速紋理形成是完整速度。某些對鹵素離子敏感←的鋁材,可以用H2 SO4來調節溶液酸度,從而在一定範圍內調節鋁表面腐蝕行為,也可以用H3 P04來代替。鋁在不同濃〇度H2SO;溶液中的腐蝕速度如關系圖2-4所示。2

                鋁在HA。溶液中,隨溫度的增加腐蝕速度加快。當HAc濃度為1%時其腐氣勢從他身上爆發了出來蝕速度有最大值,然後隨著HAc濃度的增加,腐蝕速度逐漸減小(溫度一定)。但當HA。濃度增→加到90%以上時其腐蝕你也接我一棍速度增加很快。
                水中添加不同的陰離子、不同的pH值不僅對鋁的腐蝕速度有不同一旁影響,而且還影響鋁的腐蝕行為。例如鋁在稀HCI溶液和濃HA。溶液中易¤形成點蝕,而在其他濃的強酸中則易產生均勻腐蝕。
                鋁的腐蝕過程很復雜,遠☆不僅於以上所述,有興趣的讀者可以參考有關鋁腐蝕專著。

                 

                 

                 

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