畢業(yè)論文：鋁合金散熱器耐腐蝕性研究

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目
鋁合金散熱器耐腐蝕性研究

系 別： 材料工程系
專 業(yè)： 材料成型與控制工程

摘 要
為了研究鋁合金散熱器的耐腐蝕性，本文進(jìn)行了乙酸鹽霧實(shí)驗(yàn)。試樣材料為覆層鋁合金，由3003芯層、7072防腐層和4343釬料層組成，經(jīng)高頻焊制成焊管。將試樣放入鹽霧實(shí)驗(yàn)箱分別進(jìn)行12h、16h、20h的連續(xù)噴霧實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明試樣產(chǎn)生分布不均勻的腐蝕，焊管的焊縫兩側(cè)腐蝕較少，焊管試樣比原料試樣腐蝕速率低，但腐蝕速率都有一個(gè)上升期，腐蝕先從局部點(diǎn)蝕開始，逐漸加深擴(kuò)展。
關(guān)鍵詞：覆層鋁合金 鹽霧實(shí)驗(yàn) 腐蝕速率


ABSTRACT
In order to study the corrosion resistance of aluminum alloy radiator, the acetic acid sait spray test was carried out in this article. The e*perimental material is clad aluminum, its composition is 3003 core , the 7072 coating and 4343 solder layer, it was
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化率在歐洲已經(jīng)達(dá)到 90%～100% ,在美國達(dá)到 60%～70%,在日本達(dá)到 25%～35%【6】。而我國大多數(shù)國產(chǎn)車仍用銅散熱器、鋁制散熱器還剛剛起步, 鋁制內(nèi)冷卻器、油冷卻器、加熱器心部等也有待普及。汽車散熱器實(shí)物如圖1。所示根據(jù)輕量化、小型化、提高散熱性、保證防蝕等需要, 熱交換器在結(jié)構(gòu)上積極地進(jìn)行改進(jìn), 從帶有波紋的蛇型改為簿壁并流型、德朗杯型、單箱型等。在材料方面也在積極進(jìn)行改進(jìn), 例如為改善因簿壁化導(dǎo)致的強(qiáng)度降低, 采用A l- Cu- M n2 Cr2Zr系合金和 2 2 2 系合金。根據(jù)犧牲陽極作用改進(jìn)化學(xué)成分來進(jìn)一步提高耐蝕性, 開發(fā)了多層復(fù)合材料 (A l- M n 涂層結(jié)構(gòu))。用釬焊方法進(jìn)行成分調(diào)整等達(dá)到防蝕目的, 這些改進(jìn)技術(shù)已達(dá)到實(shí)用階段。目前美國研制了用于汽車散熱器的 AA3003、AA3004、AA5005和 AA5052合金;而日本采用 A3003、A6951和 A1050合金用于散熱器【6】。中國已成功地開發(fā)出了汽車熱交換器用三層復(fù)合鋁合金硬釬焊板帶【7】,其產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國外同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。汽車交換器通常用鋁合金制作，其內(nèi)部有純氟里昂，不發(fā)生腐蝕。若維護(hù)不當(dāng)，吸潮后生成酸使其發(fā)生點(diǎn)腐蝕或晶間腐蝕。在油冷卻器中，若沒有水存在則不發(fā)生腐蝕。在采用防凍液的散熱器中，常有水雜質(zhì)存在導(dǎo)致發(fā)生腐蝕穿透，只有加入足夠緩蝕劑方可避免[8]。
熱交換器安裝在汽車的前端時(shí)，由于受到雨水、灰塵、泥沙等飛濺沖擊，其腐蝕較重。在汽車行駛中，儀表下方的凝聚露水會(huì)濕潤金屬表面，停車時(shí)恢復(fù)干燥，這種干濕交替的腐蝕環(huán)境易使金屬鋁產(chǎn)生龜裂而脫落，出現(xiàn)局部孔蝕。
管材和散熱片常發(fā)生雙金屬腐蝕。管道泄露與否決定汽車交換器的壽命，因此常采用添加鋅以降低散熱片的電位，對(duì)鋁管道起陰極保護(hù)作用。

圖1 汽車散熱器實(shí)物
1.3 鋁及鋁合金腐蝕的基本型式
鋁有良好的耐腐蝕性是由于在它的表面上形成鋁氧化物的保護(hù)層。某些合金元素不能影響鋁的腐蝕性能。然而,大多數(shù)合金元素由于引起腐蝕電流和破壞氧化物薄膜,從而降低了鋁的耐腐蝕性能。合金元素對(duì)鋁的耐腐蝕性能的影響是不同的,形成固溶體的鋁合金通常比形成化合物的更耐腐蝕。鋁和錳或鋁和鎂(小于3％)的固溶體有良好的耐蝕性。鋁—鎂—硅合金是可熱處理鋁合金中最耐腐蝕的。銅和鋅相當(dāng)大地降低鋁的耐腐蝕性能,所以,含有大量這些元素的可熱處理鋁合金,比純鋁的耐腐蝕性能低。鋁及鋁合金的腐蝕類型有點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、均勻腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂和層狀腐蝕等。
（1）點(diǎn)腐蝕又稱孔腐蝕，是一種針尖狀、點(diǎn)狀、孔狀的局部腐蝕形態(tài)，是一種不規(guī)則的蝕坑。點(diǎn)腐蝕是陽極反應(yīng)的一種獨(dú)特形式，是一種自催化過程。點(diǎn)腐蝕孔內(nèi)的腐蝕過程促進(jìn)及維持腐蝕的進(jìn)行。一般而言，鋁及鋁合金的腐蝕需要達(dá)到一定的臨界電位，此電位通常稱為點(diǎn)蝕電位，每種合金都有特定的點(diǎn)蝕電位。鹵化物離子（通常是Cl ）的存在會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)蝕的產(chǎn)生，他們通過破壞的氧化膜孔洞進(jìn)入鋁合金表面，是極化反應(yīng)更容易達(dá)到點(diǎn)蝕電位。一般認(rèn)為，鋁合金的點(diǎn)蝕有一孕育期，而一旦發(fā)生點(diǎn)蝕，其點(diǎn)蝕速度符合下列規(guī)律：（后面的公式要有公式號(hào)，后同）
d=Kt
式中d為點(diǎn)蝕坑的深度；K為常數(shù)，它與合金種類和溶液介質(zhì)有關(guān)；t為時(shí)間。
點(diǎn)蝕的孕育期隨溫度的升高而加快，但一旦形成點(diǎn)蝕，點(diǎn)蝕穿孔的速度卻隨溫度升高而下降�？傮w來說，高純鋁不易發(fā)生點(diǎn)蝕，而其他的鋁合金耐點(diǎn)蝕性相對(duì)差一些。
（2）晶間腐蝕也是一種局部腐蝕，在一定的冶金條件和環(huán)境下，任何鋁合金都可以發(fā)生晶間腐蝕，甚至高純鋁經(jīng)高溫?zé)崽幚砗涂焖俅慊鸷螅邴}酸中也發(fā)生晶間腐蝕。鋁合金的晶間腐蝕肉眼不可見，且?guī)缀醪粫?huì)引起材料的重量變化。
晶間腐蝕的原因是晶界與晶粒之間存在電位差，它們在腐蝕過程中，晶界出會(huì)析出大量的二相粒子，這些二相粒子與相鄰的晶粒即固溶體基體的電位是不同。鋁合金對(duì)晶間腐蝕的敏感度與這些二相粒子的種類、數(shù)量、顆粒大小和分布狀況相關(guān)，也就是與鋁合金的化學(xué)成分、制造加工過程和熱處理工藝相關(guān)。
(3)均勻腐蝕是由于磷酸與氫氧化鈉溶液中鋁表面的氧化膜溶解，而發(fā)生均勻腐蝕。溶液溫度升高，溶質(zhì)濃度增加會(huì)推進(jìn)鋁的腐蝕。
(4)鋁合金的應(yīng)力腐蝕開裂是在20世紀(jì)30年代初被發(fā)現(xiàn)的。金屬在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合作用下所發(fā)生的一種破壞，也稱為SCC。鋁合金中應(yīng)力腐蝕開裂現(xiàn)象非常突出，它是一種隱蔽性高的、潛在危險(xiǎn)性大的腐蝕形態(tài)。目前純鋁、Al-Mn、Al-Mn-Si合金尚未發(fā)現(xiàn)有應(yīng)力腐蝕開裂現(xiàn)象。
產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的條件，一是鋁合金內(nèi)部有拉應(yīng)力，這種拉力可以是外加的，也可以是內(nèi)部的殘余應(yīng)力。二是鋁合金必須和腐蝕介質(zhì)相接觸，多數(shù)研究表明，水或水蒸氣是導(dǎo)致在鋁合金中產(chǎn)生腐蝕開裂的關(guān)鍵環(huán)境因素。
鋁合金應(yīng)力腐蝕開裂的機(jī)理：根據(jù)電化學(xué)理論，鋁合金存在二相粒子，它們相對(duì)晶粒是陽極，進(jìn)行選擇性的沿晶界發(fā)展，也可以穿過晶粒擴(kuò)展，由于裂縫擴(kuò)展是在金屬內(nèi)部，會(huì)使金屬結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大大下降，嚴(yán)重 ……（未完，全文共15336字，當(dāng)前僅顯示2758字，請閱讀下面提示信息。收藏《畢業(yè)論文：鋁合金散熱器耐腐蝕性研究》）