(d)T=150h
(e)T=240h
(f) α相表面电流密度
图2 2A12铝合金第二相点蚀模型不同时刻的腐蚀程度和α相表面电流密度随时间变化
3 阳极电流密度对比分析
图3为2A12铝合金点蚀与第二相点蚀α相电流密度对比图。可以看出,将以上两个模型的阳极平均电流密度曲线合在一个坐标系中,可以更直观地看出两种条件下腐蚀的异同。两者腐蚀起始电流密度大小相差不大,但合金中有第二相时前期电流速度下降更快,在75 h即下降到最低点,而没有第二相时在175 h才达到最低点,表明合金中有第二相时前期Al(OH)3的沉积速率更快,即腐蚀速率更快。之后电流密度提升速率也大于不含第二相的电流密度提升速率,表明点蚀坑周围基体腐蚀速率也更快,且在240 h即被完全腐蚀,而没有第二相时达到同样效果需280 h。模拟结果表明,在点蚀情况下,活性表面完全被堵塞之前,铝的溶解速率逐渐降低,经过一定的暴露时间后,Al(OH)3的沉积严重降低了微电偶腐蚀的动力,阻碍了微电偶腐蚀的扩展,使得阳极表面平均电流密度急剧减小,最终可能使得腐蚀过程停止。但在主蚀坑周围,由于电子从铝基体内部传递到钝化膜,导致界面某些地方电子积聚,降低了此处铝基体表面的电位,使得钝化膜与基体电位相差过大而在这些地方生成新的蚀点,即产生新的腐蚀,才使得阳极表面平均电流密度缓慢增加,腐蚀才能继续进行,直至腐蚀殆尽。尽管有许多其他因素可能会影响局部腐蚀的传播,但这个建模工作的仿真结果表明,Al合金在真实的应用过程中, 应考虑腐蚀产物沉积和随之而来的阻塞效应对局部腐蚀的影响。
模拟结果也表明,第二相的存在会加速合金的腐蚀。很明显,不论是从金属结构、成分、还是最重要的电化学特性来说,第二相的存在严重破坏了铝基体的均匀性,第二相的平衡电位与基体不同,且一般高于基体,由于存在电位差,它的存在使得自身与周围的铝基体构成了许多微小的电偶,在电解液作用下这些微电偶的存在会加剧金属的电化学腐蚀。