发动机用铝硅系合金及其焊件的腐蚀机理与防护技术研究

论文摘要

铝硅合金具有比重小、强度高、加工成型性能优良等特点,已成为受到广泛重视的结构材料之一,大量应用于汽车发动机上。铝硅合金具有较好的耐蚀性,但是在我国南方地区的“梅雨季节”,潮湿空气导致了铝硅合金腐蚀现象严重。目前使用的汽车冷却液的主要成分是30%-70%（体积分数）的乙二醇溶液,长期运行时,其对铝硅合金具有一定的腐蚀影响,引起发动机过热,降低发动机的使用寿命。本文采用荧光分析法、失重法和电化学测量方法对铝硅合金及其焊件的腐蚀行为进行了研究,考察了铝合金缓蚀剂对其的缓蚀作用,主要工作如下:（1）以8-羟基喹啉为荧光探针采用了荧光分析法考察了铝硅合金的腐蚀过程。结果表明荧光分析法可以监测铝硅合金局部腐蚀的发生和变化。电化学噪声分析法表明铝硅合金腐蚀前腐蚀电位负移。腐蚀发生初期电位噪声波幅度为12mV左右,随着时间的延长,铝硅合金的电流噪声出现了大量的正向刺波。电位噪声波动幅度为20mV左右,表明钝化膜上点蚀的生长。腐蚀产物的产生导致腐蚀电位下移,腐蚀电流波动幅度变化不大。长期浸泡后,铝硅合金的电流噪声和电位噪声的幅值明显减少。（2）采用了强化去极化技术,通过电化学方法和表面分析技术研究了Laser-GMA（激光-电弧）复合焊对AA6061铝合金的耐蚀性能的影响。结果表明,在酸性的含氯介质中,焊接熔化区（WFZ）点蚀现象严重,其腐蚀开裂也与点蚀有关。（3）采用溶液浸泡和电化学方法研究了AA6061铝合金在乙二醇-水溶液中的腐蚀行为。AA6061铝合金在乙二醇-水溶液中有两个腐蚀率产区。初期腐蚀速率较低,随后腐蚀速度较高。浸泡初期,乙二醇的吸附抑制了AA6061铝合金的腐蚀。随着时间的延长,氧化产物乙醇酸加剧了AA6061铝合金在乙二醇-水溶液中的腐蚀敏感性。（4）研究了一些无机缓蚀剂和有机缓蚀剂对AA6061铝合金的缓蚀作用。硅酸钠可以显著提高AA6061铝合金的抗腐蚀能力,低温时是阴极型缓蚀剂,高温时是阳极型缓蚀剂。苯甲酸钠和乌洛托品对AA6061铝合金也有缓蚀作用,苯甲酸钠的缓蚀效果要优于乌洛托品。考察有机二元羧酸对AA6061铝合金的缓蚀作用时发现,乙二酸、丁二酸和癸二酸均为阳极缓蚀剂,能与Al离子形成不溶性的螯合化合物,起到较好的缓蚀效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 Al-Si 合金介绍
• 1.3 Al 腐蚀的研究现状
• 1.4 铝及其合金的腐蚀形式
• 1.4.1 点蚀
• 1.4.2 晶间腐蚀
• 1.4.3 剥蚀
• 1.5 铝及其合金的缓蚀剂研究
• 1.6 冷却液的研究现状
• 1.6.1 金属在冷却液中的腐蚀情况
• 1.6.2 铝及其合金在冷却液中缓蚀剂的研究
• 1.7 电化学测试方法
• 1.7.1 失重法
• 1.7.2 电化学方法
• 1.7.3 SEM 和EDS 分析
• 1.7.4 荧光分析法
• 1.8 本论文选题的意义及研究内容
• 1.8.1 研究目的及意义
• 1.8.2 本论文的主要内容
• 2 荧光分析法预测铝及其合金的早期腐蚀
• 2.1 前言
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 实验材料及仪器
• 2.2.2 荧光腐蚀样品的制备及腐蚀实验
• 2.2.3 腐蚀反应过程
• 2.2.4 电化学噪声
• 2.2.5 SEM 和EDS 分析
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 8-羟基喹啉的荧光特性
• 2.3.2 铝合金腐蚀过程的荧光现象
• 2.3.3 SEM 和EDS 分析
• 2.3.4 铝合金电化学噪声测试结果
• 2.3.5 电化学噪声分析
• 2.4 本章小结
• 3 铝合金焊件的腐蚀性能及其微观结构
• 3.1 前言
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 实验材料及焊接参数
• 3.2.2 失重法
• 3.2.3 电化学方法
• 3.2.4 微观结构特征
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 失重测试
• 3.3.2 电化学测试
• 3.3.3 AA6061 铝合金焊件的微观结构
• 3.4 本章小结
• 4 铝合金在模拟冷却液中腐蚀行为的研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 腐蚀实验
• 4.2.3 失重法及电化学实验
• 4.2.4 SEM 和EDS 分析
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 失重法
• 4.3.2 乙二醇对铝合金腐蚀的影响
• 4.3.3 添加物对AA6061 铝合金腐蚀的影响
• 4.3.4 影响铝合金在冷却液中腐蚀的主要因素
• 4.3.5 SEM 与EDS 分析
• 4.4 本章小结
• 5 铝合金缓蚀剂的研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 实验方法
• 5.2.3 SEM 测量
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 无机缓蚀剂的研究
• 5.3.2 有机缓蚀剂的研究
• 5.3.3 时间对缓蚀剂作用的影响
• 5.3.4 癸二酸的吸附动力学研究
• 5.3.5 SEM 分析
• 5.4 本章小结
• 6 全文总结
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文
• 作者在攻读硕士学位期间所做的项目
• 致谢