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毕业论文:铝合金散热器耐腐蚀性研究

发表时间:2013/9/14 18:49:52


毕业设计(论文)
题 目
铝合金散热器耐腐蚀性研究

系 别: 材料工程系
专 业: 材料成型与控制工程

摘 要
为了研究铝合金散热器的耐腐蚀性,本文进行了乙酸盐雾实验。试样材料为覆层铝合金,由3003芯层、7072防腐层和4343钎料层组成,经高频焊制成焊管。将试样放入盐雾实验箱分别进行12h、16h、20h的连续喷雾实验。结果表明试样产生分布不均匀的腐蚀,焊管的焊缝两侧腐蚀较少,焊管试样比原料试样腐蚀速率低,但腐蚀速率都有一个上升期,腐蚀先从局部点蚀开始,逐渐加深扩展。
关键词:覆层铝合金 盐雾实验 腐蚀速率


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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化率在欧洲已经达到 90%~100% ,在美国达到 60%~70%,在日本达到 25%~35%【6】。而我国大多数国产车仍用铜散热器、铝制散热器还刚刚起步, 铝制内冷却器、油冷却器、加热器心部等也有待普及。汽车散热器实物如图1。所示根据轻量化、小型化、提高散热性、保证防蚀等需要, 热交换器在结构上积极地进行改进, 从带有波纹的蛇型改为簿壁并流型、德朗杯型、单箱型等。在材料方面也在积极进行改进, 例如为改善因簿壁化导致的强度降低, 采用A l- Cu- M n2 Cr2Zr系合金和 2 2 2 系合金。根据牺牲阳极作用改进化学成分来进一步提高耐蚀性, 开发了多层复合材料 (A l- M n 涂层结构)。用钎焊方法进行成分调整等达到防蚀目的, 这些改进技术已达到实用阶段。目前美国研制了用于汽车散热器的 AA3003、AA3004、AA5005和 AA5052合金;而日本采用 A3003、A6951和 A1050合金用于散热器【6】。中国已成功地开发出了汽车热交换器用三层复合铝合金硬钎焊板带【7】,其产品已经达到国外同类产品先进水平。汽车交换器通常用铝合金制作,其内部有纯氟里昂,不发生腐蚀。若维护不当,吸潮后生成酸使其发生点腐蚀或晶间腐蚀。在油冷却器中,若没有水存在则不发生腐蚀。在采用防冻液的散热器中,常有水杂质存在导致发生腐蚀穿透,只有加入足够缓蚀剂方可避免[8]。
热交换器安装在汽车的前端时,由于受到雨水、灰尘、泥沙等飞溅冲击,其腐蚀较重。在汽车行驶中,仪表下方的凝聚露水会湿润金属表面,停车时恢复干燥,这种干湿交替的腐蚀环境易使金属铝产生龟裂而脱落,出现局部孔蚀。
管材和散热片常发生双金属腐蚀。管道泄露与否决定汽车交换器的寿命,因此常采用添加锌以降低散热片的电位,对铝管道起阴极保护作用。

图1 汽车散热器实物
1.3 铝及铝合金腐蚀的基本型式
铝有良好的耐腐蚀性是由于在它的表面上形成铝氧化物的保护层。某些合金元素不能影响铝的腐蚀性能。然而,大多数合金元素由于引起腐蚀电流和破坏氧化物薄膜,从而降低了铝的耐腐蚀性能。合金元素对铝的耐腐蚀性能的影响是不同的,形成固溶体的铝合金通常比形成化合物的更耐腐蚀。铝和锰或铝和镁(小于3%)的固溶体有良好的耐蚀性。铝—镁—硅合金是可热处理铝合金中最耐腐蚀的。铜和锌相当大地降低铝的耐腐蚀性能,所以,含有大量这些元素的可热处理铝合金,比纯铝的耐腐蚀性能低。铝及铝合金的腐蚀类型有点腐蚀、晶间腐蚀、均匀腐蚀、应力腐蚀开裂和层状腐蚀等。
(1)点腐蚀又称孔腐蚀,是一种针尖状、点状、孔状的局部腐蚀形态,是一种不规则的蚀坑。点腐蚀是阳极反应的一种独特形式,是一种自催化过程。点腐蚀孔内的腐蚀过程促进及维持腐蚀的进行。一般而言,铝及铝合金的腐蚀需要达到一定的临界电位,此电位通常称为点蚀电位,每种合金都有特定的点蚀电位。卤化物离子(通常是Cl )的存在会导致点蚀的产生,他们通过破坏的氧化膜孔洞进入铝合金表面,是极化反应更容易达到点蚀电位。一般认为,铝合金的点蚀有一孕育期,而一旦发生点蚀,其点蚀速度符合下列规律:(后面的公式要有公式号,后同)
d=Kt
式中d为点蚀坑的深度;K为常数,它与合金种类和溶液介质有关;t为时间。
点蚀的孕育期随温度的升高而加快,但一旦形成点蚀,点蚀穿孔的速度却随温度升高而下降。总体来说,高纯铝不易发生点蚀,而其他的铝合金耐点蚀性相对差一些。
(2)晶间腐蚀也是一种局部腐蚀,在一定的冶金条件和环境下,任何铝合金都可以发生晶间腐蚀,甚至高纯铝经高温热处理和快速淬火后,在盐酸中也发生晶间腐蚀。铝合金的晶间腐蚀肉眼不可见,且几乎不会引起材料的重量变化。
晶间腐蚀的原因是晶界与晶粒之间存在电位差,它们在腐蚀过程中,晶界出会析出大量的二相粒子,这些二相粒子与相邻的晶粒即固溶体基体的电位是不同。铝合金对晶间腐蚀的敏感度与这些二相粒子的种类、数量、颗粒大小和分布状况相关,也就是与铝合金的化学成分、制造加工过程和热处理工艺相关。
(3)均匀腐蚀是由于磷酸与氢氧化钠溶液中铝表面的氧化膜溶解,而发生均匀腐蚀。溶液温度升高,溶质浓度增加会推进铝的腐蚀。
(4)铝合金的应力腐蚀开裂是在20世纪30年代初被发现的。金属在应力和腐蚀介质的联合作用下所发生的一种破坏,也称为SCC。铝合金中应力腐蚀开裂现象非常突出,它是一种隐蔽性高的、潜在危险性大的腐蚀形态。目前纯铝、Al-Mn、Al-Mn-Si合金尚未发现有应力腐蚀开裂现象。
产生应力腐蚀开裂的条件,一是铝合金内部有拉应力,这种拉力可以是外加的,也可以是内部的残余应力。二是铝合金必须和腐蚀介质相接触,多数研究表明,水或水蒸气是导致在铝合金中产生腐蚀开裂的关键环境因素。
铝合金应力腐蚀开裂的机理:根据电化学理论,铝合金存在二相粒子,它们相对晶粒是阳极,进行选择性的沿晶界发展,也可以穿过晶粒扩展,由于裂缝扩展是在金属内部,会使金属结构强度大大下降,严重 ……(未完,全文共15336字,当前仅显示2758字,请阅读下面提示信息。收藏《毕业论文:铝合金散热器耐腐蚀性研究》