鹽霧腐蝕抗力是衡量鋁合金零部件服役性能優(yōu)劣的一項(xiàng)重要指標(biāo)，在沿海和近海地區(qū)富含cr離子的大氣環(huán)境中，點(diǎn)腐蝕是危害性最大的一類(lèi)局部腐蝕缺陷，絕大多數(shù)零件的破壞和失效往往都是源于零件表面，特別是對(duì)于汽車(chē)關(guān)鍵零部件，在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品和采取新工藝后必須重新對(duì)零件的抗鹽霧腐蝕性能進(jìn)行評(píng)價(jià)除了表面涂層技術(shù)外，表面改性也是一種常用手段。對(duì)于普通鋁合金鑄件，噴丸處理是表面凈化和強(qiáng)化的常用方法。采用球形玻璃微粉對(duì)鑄鋁零件表面進(jìn)行噴丸強(qiáng)化處理，可以有效去除表面污跡及氧化皮、起到光亮化修飾作用；同時(shí)球形玻璃粉末噴射到零件表面，可形成許多微小半圓形凹面并產(chǎn)生壓應(yīng)力，有效提高其表面疲勞壽命，可以緩解應(yīng)力腐蝕傾向，但是對(duì)于鹽霧環(huán)境下的腐蝕抗力的影響尚沒(méi)有具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，尤其是對(duì)于采用半固態(tài)觸變成形生產(chǎn)的319s合金鑄件，用戶(hù)也非常關(guān)注新工藝下產(chǎn)品的抗鹽霧腐蝕性能。與傳統(tǒng)液態(tài)壓鑄相比，半固態(tài)觸變壓鑄可以細(xì)化組織、避免粗大氣孔、縮孔的產(chǎn)生，但是由于工藝條件控制相對(duì)苛刻，鑄件易出現(xiàn)尺寸在微米級(jí)或亞微米級(jí)的微觀缺陷，此類(lèi)缺陷對(duì)于常規(guī)力學(xué)性能影響不大，但是對(duì)于腐蝕性能的的影響不容忽視，本文即是針對(duì)這一問(wèn)題對(duì)噴丸處理前后的SSM319s合金樣品進(jìn)行鹽霧腐蝕性能測(cè)試，以期對(duì)SSM319s合金的鹽霧腐蝕性能及表面噴丸處理對(duì)合金鑄件抗鹽霧性能的影響有清楚的了解。
實(shí)驗(yàn)材料與方法A319s為半固態(tài)觸變壓鑄專(zhuān)用鋁合金，其成分見(jiàn)表1.鹽霧腐蝕試驗(yàn)用樣品取自半固態(tài)觸變壓鑄（SSM）319s合金鑄件本體，從經(jīng)過(guò)T6熱處理的鑄件上切取30x30x5方形樣片若干，待腐蝕一面（30x30）水砂紙磨至600，磨光的樣品一半進(jìn)行表面噴丸處理，所有樣片除腐蝕測(cè)試面外其余五面均用絕緣膠布封嚴(yán)。
表1 A319s合金半固態(tài)坯料的成分控制范圍中性鹽霧腐蝕試驗(yàn)按GB/T10125-1997人造氣氛腐蝕試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn)和GB6384-86進(jìn)行，試驗(yàn)介質(zhì)為5%NaCI溶液，PH值為6.5-7.2，利用鹽水噴霧試驗(yàn)箱進(jìn)行鹽霧腐蝕試驗(yàn)。箱內(nèi)溫度控制在35±2°C，鹽霧降落速度為每80cm2面積上為1-2ml/h.鹽霧腐蝕周期選定為192h，試驗(yàn)過(guò)程不同時(shí)間點(diǎn)（如4h、20h、48h、72h、96h、144h）暫停取出樣品進(jìn)行表面觀測(cè)和重量變化記錄，同時(shí)取出檢測(cè)用過(guò)程樣品。
3、試驗(yàn)結(jié)果與分析3.1鹽霧腐蝕試樣的表面狀態(tài)變化兩種不同表面加工狀態(tài)的腐蝕樣品試驗(yàn)結(jié)束后將部分指定樣品放入按比的混合溶液，加熱至80C左右并保持10-15min以清除腐蝕產(chǎn)物，取出干燥后用電子天平進(jìn)行稱(chēng)重，并與腐蝕前的試樣重量進(jìn)行比較。
測(cè)量質(zhì)量試樣；采用掃描電鏡觀察均勻腐蝕與點(diǎn)腐蝕情況，并利用能譜分析腐蝕產(chǎn)物成分。
兩種表面狀態(tài)樣品不同腐蝕時(shí)間后的表面形貌變化態(tài)隨鹽霧腐蝕時(shí)間延長(zhǎng)的變化情況見(jiàn)。從可以明顯看出，腐蝕至4小時(shí)，SSM319s-G表面顏色開(kāi)始變暗，有少量白色腐蝕產(chǎn)物沉積；而SSM319s-B表面基本沒(méi)有變化；腐蝕至48小時(shí)，磨光表面顏色大部分都已變黑、局部腐蝕產(chǎn)物開(kāi)始堆積，有明顯點(diǎn)蝕跡象存在，而噴丸表面僅有邊緣輕微的發(fā)黑痕跡。腐蝕96小時(shí)后，3.2樣品鹽霧腐蝕增（減）重規(guī)律為了比較噴丸和磨光兩種狀態(tài)的SSM319s合金樣品鹽霧腐蝕特點(diǎn)，我們通過(guò)腐蝕過(guò)程中樣品的重量變化來(lái)反映腐蝕發(fā)展程度。從平均腐蝕增重曲線可以看出，隨著鹽霧腐蝕時(shí)間的延長(zhǎng)，SSM319s-G磨光表面試樣的重量幾乎是以線性規(guī)律直線增加，即腐蝕程度逐漸加重；而SSM319s-B噴丸表面試樣鹽霧腐噴丸表面也已經(jīng)全部發(fā)黑，但顏色沒(méi)有磨光表面深，最明顯的差別是二者表面出現(xiàn)的白色粉狀腐蝕產(chǎn)物的量不同，磨光表面的腐蝕產(chǎn)物明顯多于噴丸表面，另外一個(gè)典型特征是4小時(shí)后磨光表面的局部腐蝕特征凸顯，從表面宏觀形貌和顏色變化上可以看出磨光表面的局部腐蝕程度明顯嚴(yán)重于噴丸表面。
蝕初始增重緩慢，整個(gè)腐蝕試驗(yàn)過(guò)程的腐蝕增重始終低于SSM319s-G，且隨著腐蝕時(shí)間的繼續(xù)，如100小時(shí)后，增重趨勢(shì)有所降低，對(duì)比兩種腐蝕樣品的增重曲線可以發(fā)現(xiàn)，噴丸處理的SSM319s-B樣品耐鹽霧腐蝕性能優(yōu)于SSM319s-G，腐蝕樣品重量變化規(guī)律與腐蝕表面顏色和腐蝕產(chǎn)物的觀察結(jié)果也大體相對(duì)應(yīng)。
兩種表面處理狀態(tài)的SSM319s合金腐蝕樣品重趨勢(shì)腐蝕不同時(shí)間后的樣品經(jīng)“鉻酸酐-磷酸-水溶液”熱煮去除后，試樣重量變化情況見(jiàn)。從可以看出，表面噴丸樣品（SSM319s-B）的平均腐蝕減重顯著低于表面磨光樣品（SSM319s-G），從增重曲線的切線斜率可以看出，隨著腐蝕時(shí)間的延長(zhǎng)，磨光和噴丸表面的腐蝕減重速率均有降低，但噴丸表面平均腐蝕失重速率降低幅度明顯，其平均腐蝕減重不足磨光表面的50°/.表面腐蝕產(chǎn)物去除后樣品失重曲線3.3腐蝕產(chǎn)物分析及點(diǎn)腐蝕情況分析對(duì)腐蝕192h樣品的表面腐蝕產(chǎn)物微觀形貌進(jìn)行掃描電鏡觀察與成分能譜分析，其中SSM319s-G樣品的表面腐蝕產(chǎn)物沉積量較多，能譜分析表明腐蝕產(chǎn)物以氧化鋁為主，同時(shí)還有少量含鎂氧化物。腐蝕192小時(shí)的SSM319s-G樣品表面出現(xiàn)大小不一的點(diǎn)蝕坑，點(diǎn)蝕坑內(nèi)（見(jiàn)）的殘留白色絮狀顆粒物能譜分析主要成分為O、Al，同時(shí)含有少量Mg、Cl等，可以初步推斷該腐蝕產(chǎn)物為Al23和MgCb的混合物，由此也可以看出Cl-離子更易于偏聚在表面缺陷內(nèi)部，可以推斷，點(diǎn)蝕孔一旦萌發(fā)，勢(shì)必會(huì)加速擴(kuò)展。
樣品腐蝕192h后表面腐蝕產(chǎn)物形貌及成分分析結(jié)果SSM319s-G樣品點(diǎn)蝕坑內(nèi)的殘留腐蝕產(chǎn)物成分分析腐蝕192小時(shí)后兩種表面狀態(tài)樣品的點(diǎn)腐蝕情況差異顯著，其中SSM319s-G樣品表面腐蝕產(chǎn)物去除后存在多個(gè)肉眼可見(jiàn)的較大點(diǎn)腐蝕坑，幾乎數(shù)個(gè)連成一片，其中最大的點(diǎn)腐蝕坑輪廓尺寸為直徑600pm和深度150pm，而SSM319s-B樣品肉眼幾乎看不到點(diǎn)腐蝕缺陷的存在，在高倍下僅能看到少數(shù)幾個(gè)尺寸在直徑100pm以下的腐蝕坑。
腐蝕192h后的點(diǎn)腐蝕坑形貌對(duì)出現(xiàn)嚴(yán)重點(diǎn)腐蝕的SSM319s-G樣品的表面及剖面進(jìn)行了掃描電鏡高倍觀察，從點(diǎn)蝕坑的放大照片上清楚可見(jiàn)半固態(tài)成形的組織特征，腐蝕剝落基本上是沿著晶界，其也就是所謂的晶間腐蝕。在出現(xiàn)點(diǎn)腐蝕缺陷的情況下，晶間腐蝕同樣也為優(yōu)先腐蝕相，其不斷擴(kuò)展最終導(dǎo)致初生a相與基體剝離，因此會(huì)很快形成更大的孔洞。由此也可以看出點(diǎn)腐蝕的危害。
SSM319s-G樣品點(diǎn)腐蝕坑形貌為SSM319s-G樣品腐蝕192小時(shí)后向縱深擴(kuò)展，形成內(nèi)部更大的孔洞，同點(diǎn)蝕坑的剖面圖，從可以清晰看出時(shí)也極易誘發(fā)裂紋（b）。
腐蝕坑的形態(tài)和深度，點(diǎn)腐蝕坑誘發(fā)后，4噴丸處理后表面狀態(tài)及其對(duì)點(diǎn)腐蝕性能的影響噴丸處理前后樣品表面微觀形貌對(duì)比見(jiàn)，高倍下噴丸處理前樣品表面的水砂紙磨削痕跡清晰可見(jiàn)，劃痕和疏松、縮孔缺陷也充分暴露。噴丸后，表面磨痕已經(jīng)全部被消除，原來(lái)的劃痕溝槽不復(fù)存在，表面缺陷很大程度上可以完全被彌合，最易誘發(fā)點(diǎn)腐蝕的表面缺陷被消除。
同時(shí)，表面噴丸帶來(lái)的表面形變也會(huì)造成表層組織中殘余壓應(yīng)力的存在，殘余壓應(yīng)力也會(huì)提高表面的腐蝕抗力，這從兩種樣品腐蝕后表面顏色改變的速度和腐蝕增重量不同可以反映出來(lái)。
與普通液態(tài)鑄造相比，半固態(tài)觸變壓鑄避免了尺寸較大的集中縮孔、疏松等缺陷的發(fā)生，但是半固態(tài)觸變壓鑄由于工藝控制窗口相對(duì)較窄，也容易出現(xiàn)微觀缺陷，尤其在觸變成形件的表面和次表層。
充型過(guò)程中表面也是液固分離現(xiàn)象最為突出的區(qū)域，當(dāng)然也是微觀缺陷的高發(fā)部位，因此對(duì)于半固態(tài)觸變壓鑄鋁合金零件，在熱處理后進(jìn)行表面噴丸處理，不僅僅起到修飾效果，從提高耐鹽霧腐蝕性能的角度來(lái)說(shuō)更是一個(gè)不可或缺的表面處理工藝。
5結(jié)論5.1表面噴丸可以明顯提高SSM319s合金樣品的鹽霧腐蝕抗力，經(jīng)過(guò)表面噴丸處理的樣品平均腐蝕失重減小50°%以上。
5.2表面噴丸帶來(lái)的形變效應(yīng)具有很好的強(qiáng)化和致密化作用，顯微缺陷的彌合和殘余應(yīng)力的引入均可以顯著改善SSM319s合金的抗鹽霧腐蝕性能，氯離子富集導(dǎo)致誘發(fā)的點(diǎn)腐蝕完全被抑制。
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