飞机结构重要知识点(4)

电偶腐蚀三要素（充要条件）

?阴极与阳极之间存在电位差?阴极与阳极之间存在电通路?阴极和阳极与电解溶液直接接触 电偶腐蚀速度影响因素

?阴极和阳极之间的电位差、面积比和电解液的导电率，是影响电偶腐蚀速度的主要因素。阴极和阳极之间的电位差、面积比越大，或者电解液的导电率越高，电偶腐蚀速度越快。 氧浓差电池

氧浓差电池指金属表面不同区域因为电解液中氧气浓度不同导致腐蚀电位不同形成的电偶腐蚀：贫氧区域电位较低，为阳极被腐蚀溶解。富氧区域电位较高，为阴极被保护。 闭塞电池

闭塞电池根源为氧浓差电池：腐蚀通道口被电解液或者腐蚀产物堵住之后，氧气难以进入腐蚀通道底部。腐蚀通道内氧气在腐蚀初期很快消耗掉。腐蚀通道内阴极反应所需氧气不得不通过在电解液中扩散补充。由于氧气在电解液中的扩散比较缓慢，到达腐蚀通道底部很困难。这就迫使腐蚀通道内金属表面阴极的还原反应终止。腐蚀通道内金属表面贫氧区和腐蚀通道外金属表面富氧区就形成了宏观电偶腐蚀电池：腐蚀通道内贫氧区域电位较低为阳极被腐蚀，腐蚀通道外金属表面富氧区域电位较高为阴极被保护。 氯离子对腐蚀的自催化作用原理

由于闭塞电池效应，腐蚀通道内阳离子（铝离子）将不断增多。如果腐蚀通道外电解液中存在负离子（氯离子），腐蚀通道内阳离子（铝离子）将吸引氯离子向腐蚀通道内移动以维持电荷平衡。

24丝状腐蚀典型特征、敏感位置、形成和扩展机理 丝状腐蚀是在结构漆层下部铝合金表面或者包铝层与铝合金交界处，由于氧浓差电池产生的电偶腐蚀。丝状腐蚀一般起始于紧固件头部以及漆层划伤区域，外观呈蜘蛛网状或者条纹状

形成和扩展机理：氧浓差电池和闭塞电池效应、Cl离子等特殊离子的自催化作用，会保持合金结构表面丝状腐蚀持续扩展并逐渐加快腐蚀进程。随着丝状腐蚀的进一步扩展，会逐渐转化为均匀腐蚀，最终可能会转化为晶间腐蚀/剥蚀、应力腐蚀等严重腐蚀形态。

处理方法：丝状腐蚀为结构表面常见的一种轻微腐蚀形态，可采用结构表面吹沙等方式去除

25缝隙腐蚀典型特征、敏感位置、形成和扩展机理、检查方法

缝隙腐蚀：指金属结构与其它结构之间搭接面存在缝隙之

后，在缝隙内部金属结构表面由于氧浓差电池产生的电偶腐蚀

形成和扩展机理:氧浓差电池和闭塞电池效应、Cl离子等特

殊离子的自催化作用，会保持铝合金结构缝隙腐蚀持续扩展并逐渐加快腐蚀进程。

腐蚀检查方法：

缝隙腐蚀产物挤压结构，会在结构表面形成鼓包区域，可以

通过目视检查发现。

修理缝隙腐蚀之前最好通过中、低频涡流阻抗法检查判断腐蚀程度及腐蚀范围。

26点蚀典型特征、形成和扩展机理

?点蚀是金属表面钝化膜局部破坏后，金属基体由于氧浓差电池等原因在结构表面形成的一种点状或者坑状电偶腐蚀。

?点蚀与结构材料种类、热处理状态以及所含杂质特性相关，往往起源于结构表面晶界或者杂质区域。 ?氯离子是铝合金点蚀形成和扩展的必要条件。

形成机理：氯离子竞争吸附理论：铝合金表面存在含氯离子

电解液时，氯离子与氧将在铝合金氧化膜表面竞争吸附。当氧化膜表面上的氧吸附点被氯离子替代后，氯离子将选择性吸附在氧化膜表面铝离子晶格周围。这样，氯离子就有一定几率和 氧化膜中的铝离子结合形成可溶性络合物(AlCl3)，使金属离子溶入电解液溶液中，从而导致金属基体局部裸露。金属基体与氧化膜存在电位差。与

氧化膜相比，金属基体电位低为阳极。裸露的金属基体与电解液直接接触后与氧化膜形成电偶腐蚀电池。这种大阴极、小阳极腐蚀电池，使金属基体裸露点快速腐蚀生成小蚀坑并进一步发展成为点蚀核。

氯离子穿透理论：氯离子半径非常小，可直接穿

过铝合金氧化膜表面进入氧化膜内并产生强烈的感应离子导电，使氧化膜特定点维持较高的电流密度并使阳离子杂乱移动。当氧化膜/电解液界面的电场电压达到临界值时，氧化膜将被击穿并导致金属基体裸露形成电偶腐蚀电池。金属基体为阳极被腐蚀并形成点蚀核。

扩展机理：氧浓差电池和闭塞电池效应、Cl离子等特殊离子

的自催化作用，会保持铝合金结构腐蚀持续扩展并逐渐加快腐蚀进程

后果：1、点蚀往往会进一步发展成为剥蚀（EFC）和应力腐

蚀（SCC）等严重腐蚀形式。2、应力集中——诱导疲劳裂纹

3、修理困难——点蚀蚀坑一般较深。按照结构修理手

册的要求打磨去除点蚀，会导致结构有效承载面积急剧减少、剩余强度不能满足承载要求。因此，点

蚀容易导致结构加强修理或者构件报废。

27均匀腐蚀典型特征、形成和扩展机理 特征：均匀腐蚀的腐蚀深度基本相同。

形成和扩展机理：合金基体内部或者晶界区域微观组织之间存在电位差，导致结构表面存在的电化学腐蚀。 腐蚀根源：金属热处理导致合金基体内部或者晶界区域存在电位不同的微观组织

28剥蚀典型特征、形成必要条件

铝合金剥蚀指辊压轧制的板材或者挤压成型的型材，沿拉长晶粒平面连续晶界产生的分层状腐蚀。剥蚀是一个电化学和力学共同作用的过程，本质上属于晶界区域电位不同组织之间电化学腐蚀导致的晶间腐蚀。

?剥蚀可以同时沿着平行于材料辊压或者挤压表面的多个沿晶通道扩展，导致材料表面层层剥离

剥蚀必要条件：（1）与电解液直接接触。（2）拉长状晶粒

（3）沿晶界连续分布、优先腐蚀溶解的阳极通道

重要影响因素：

（1）合金成分：不同合金成分决定了铝合金时效后晶界微

观组织结构。因此，不同合金成分铝合金具有不同的抗剥蚀性能

（2）时效状态：以7150铝合金为例：T77时效态抗剥蚀性能