[科普中国]-接触腐蚀

简介

铝合金、钛合金因具有密度低、比强度高、比刚度高等特点，广泛用作飞机、舰船的结构材料。在实际应用过程中，形成了许多铝/钛合金异质金属接触结构。在这些结构件中，与钛合金接触的铝合金因具有更负的电极电位在接触界面处发生严重的电偶腐蚀，给装备的正常行驶带来安全隐患。

TiAl合金一直被作为潜在的轻质结构材料而进行研究。TiAl合金具有一系列优异的化学性能、物理性能和力学性能，如低密度、高弹性模量、高导热系数、优异的抗氧化性能和抗强酸强碱腐蚀性能等，因此研究和开发一直备受重视，目前在航空航天、汽车工业等高温部件中应用广泛。然而，通过表面工程方法制备TiAl合金防护层，将其室温下优异的耐蚀、耐磨性能用于材料表面修复强化的研究仍处于起步阶段。

Cantor和Tsunekawa分别采用真空等离子和低压等离子喷涂方法，利用纯Ti粉和纯Al粉在低碳钢基体上制备了TiAl基合金涂层，并研究了喷涂工艺对涂层的成分、组织与性能的影响。王汉功和李平等采用超音速电弧喷涂技术在LY12铝合金表面制备了TiAl合金复合涂层，优化了喷涂工艺参数，研究了涂层的物相组成、显微结构、结合强度、显微硬度和耐磨性等，结果表明涂层由TiN（TiO）、Al、Ti、TiAl和Ti3Al组成，孔隙率 TiO2膜>Al2O3膜。因此，在质量分数为3．5%NaCl溶液中，TiAl铸锭与TA2钛合金偶接时TA2钛合金发生接触腐蚀，5083铝合金与TA2钛合金偶接时5083铝合金发生接触腐蚀。采用喷涂技术制备TiAl合金涂层时，涂层最表层有孔隙，在大气环境中，受孔隙影响形成TiO2+Al2O3混合膜层不均匀。在有Cl－ 作用时，混合膜层的稳定性降低，在电极电位差的驱动下与TA2钛合金接触后引起TiAl涂层腐蚀。

采用超音速微粒沉积方法在铝合金表面制备防护层，通过平衡材料间电极电位差，可有效解决钛/铝合金间的接触腐蚀问题2。

总结（1）采用超音速微粒沉积技术在5083铝合金表面制备了TiAl合金涂层，孔隙率为1．4%，无贯穿孔，涂层与铝合金基体结合机制为机械结合。

（2）相对5083铝合金，Ti－45Al－7Nb－4Cr合金防护涂层自腐蚀电位升高，自腐蚀电流降低，提高了铝合金基体的耐蚀性能。

（3）通过在5083铝合金基体上制备TiAl基合金涂层，使得与TA2钛合金的接触腐蚀电流密度由16．2μA/cm2 降为0．21μA/cm2，接触腐蚀敏感性由E级降到A级，可以与钛合金直接接触使用3。