温度及成分变化对三酸腐蚀速率影响研究

通过控制单一变量法，本实验研究了10℃-35℃内，H2CrO4浓度为23g/L，HNO3浓度为84g/L三酸（H2CrO4+HNO3+HF）槽液的腐蚀速率变化。并分别讨论了三酸中H2CrO4、HNO3、HF单组份的腐蚀速率。从实验结果上能够得出，在所研究的温度范围内，三酸腐蚀速率随着温度升高而增加。H2CrO4、HNO3的腐蚀效果不明显，对试件产生腐蚀影响较大的是HF。

铝是元素周期表中第三周期主族元素，为面心立方晶格，无同素异构转变，延展性好、塑性高，可进行各种机械加工。铝的化学性质活泼，在干燥空气中铝的表面立即形成厚约1～3nm的致密氧化膜，使铝不会进一步氧化。铝为两性，易溶于强酸强碱或弱酸的金属。在大气中具有良好的耐蚀性。

然而，铝的腐蚀电位较负，全面腐蚀比较严重。铝及其合金的腐蚀形态常见的有点腐蚀、点偶腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、丝状腐蚀和层状腐蚀。这些缺陷大大影响了铝及铝合金的应用范围。为克服铝及铝合金表面性能缺点，国内外研究出不同方法对铝及铝合金表面进行处理。

铝合金阳极氧化：将铝及铝合金置于适当的电解液中作为阳极进行通电处理的过程称为阳极氧化。经过阳极氧化，铝表面能生成厚度为及微米甚至几百微米的氧化膜。此氧化膜的表面为多孔蜂窝状、较之铝合金的天然氧化膜，其耐腐蚀、耐磨性均显著提高。采用不同电解液和工艺条件，就能够得到不同性质的阳极氧化膜。阳极氧化有铬酸阳极化、硫酸阳极化、草酸电解液阳极氧化。硫酸阳极化与草酸阳极化和铬酸阳极化相比，工作电压更低，电解液更廉价，操作更简单，氧化膜装饰性更强，所以这种工艺很快得到普及。

铝合金化学氧化：铝合金化学氧化处理后获得化学转化膜厚度一般为0.3～4μm，质软，抗磨和抗腐蚀性均低于阳极氧化膜。但它有较好的吸附能力，在其表面再涂漆可有效提高铝制品的耐腐蚀性和装饰性。常见的有磷化膜和钝化膜。

铝及铝合金表面处理前的预处理：铝及铝在进行表面处理前，其表面都会存在一定污垢和缺陷等。因此，在氧化处理前要对铝及铝的表面进行预处理，使其裸露出金属基体有利于后续进行氧化处理。国内常用氢氧化钠进行除油，实际用碱腐蚀来除去自然氧化膜，再用硝酸出亮。但对含铜量较高的裸铝试片，该工艺不理想，而采用DAC1051三酸腐蚀工艺。通过控制HF的添加量，来维护三酸的腐蚀性能。哈飞集团所使用的前处理方法中，三酸腐蚀作为表面前处理的一步，起到十分重要的作用。然而厂内应用的文件经过实验测试，并不完全适用于生产线。由于不同的季节温度变化很大，使得车间的生产环境温度也随之变化，这导致在典规规定范围内的槽液不符合标准，使生产被阻碍。本实验研究在典规规定的三酸浓度下，温度变化对于腐蚀速率的影响，探讨出最理想的温度范围，为今后的生产提供最佳的生产环境。

一、试验过程与结果

1.实验设备及药品。

加温炉、塑料烧杯、手持温度计、通用试片、三酸槽液、乙醇、脱脂棉、分析天平、千分尺、弹簧夹具。

2.实验步骤。

首先，将试片去除保护膜，用脱脂棉沾取乙醇擦拭试片，至其表面无油污和杂质。然后使用千分尺测量试片的初始厚度，再用分析天平对其进行称重。将处理好的试片使用弹簧夹具装夹，放入碱除油槽液进行除油，除油完成后用去离子水进行清洗，在检查水膜30秒内不破裂后放入装有三酸槽液的烧杯中。这里以通用典规为标准，腐蚀10分钟后将试片取出，用去离子水清洗干净，再将其从弹簧夹具上卸下后用分析天平进行称重。每组实验用三片试片，计算得到该组实验腐蚀速率的平均值即为该温度下的腐蚀速率。

二、分析与讨论

1.温度对三酸腐蚀速率的影响。

通过第二部分的实验方法，得出了10℃-35℃内三酸腐蚀的实验参数，应用公式2-1能够计算出不同温度下的腐蚀速率（见图 2.1）。

其中：I=起始质量（g）

F=最终质量（g）

Th=起始厚度（英寸）

IT=浸渍时间（分钟）

C=常量（30对应于英寸/面/小时）

表2.1不同温度下的三酸腐蚀速率

表2.1列出了不同温度下的三酸腐蚀速率，在进行多次试验后得到的腐蚀速率相差不大，以此得到了不同温度下三酸的平均腐蚀速率并制成折线图进行分析。

文章来源：《中国腐蚀与防护学报》 网址: http://www.zgfsyfhxb.cn/qikandaodu/2020/1029/426.html