表面喷丸处理对SSM319s合金耐盐雾腐蚀性能的影响

　　盐雾腐蚀抗力是衡量铝合金零部件服役性能优劣的一项重要指标，在沿海和近海地区富含cr离子的大气环境中，点腐蚀是危害性*大的一类局部腐蚀缺陷，绝大多数零件的破坏和失效往往都是源于零件表面，特别是对于汽车关键零部件，在开发新产品和采取新工艺后必须重新对零件的抗盐雾腐蚀性能进行评价除了表面涂层技术外，表面改性也是一种常用手段。对于普通铝合金铸件，喷丸处理是表面净化和强化的常用方法。采用球形玻璃微粉对铸铝零件表面进行喷丸强化处理，可以有效去除表面污迹及氧化皮、起到光亮化修饰作用；同时球形玻璃粉末喷射到零件表面，可形成许多微小半圆形凹面并产生压应力，有效提高其表面疲劳寿命，可以缓解应力腐蚀倾向，但是对于盐雾环境下的腐蚀抗力的影响尚没有具体的实验数据，尤其是对于采用半固态触变成形生产的319s合金铸件，用户也非常关注新工艺下产品的抗盐雾腐蚀性能。与传统液态压铸相比，半固态触变压铸可以细化组织、避免粗大气孔、缩孔的产生，但是由于工艺条件控制相对苛刻，铸件易出现尺寸在微米级或亚微米级的微观缺陷，此类缺陷对于常规力学性能影响不大，但是对于腐蚀性能的的影响不容忽视，本文即是针对这一问题对喷丸处理前后的SSM319s合金样品进行盐雾腐蚀性能测试，以期对SSM319s合金的盐雾腐蚀性能及表面喷丸处理对合金铸件抗盐雾性能的影响有清楚的了解。

　　实验材料与方法A319s为半固态触变压铸专用铝合金，其成分见表1.盐雾腐蚀试验用样品取自半固态触变压铸（SSM）319s合金铸件本体，从经过T6热处理的铸件上切取30x30x5方形样片若干，待腐蚀一面（30x30）水砂纸磨至600，磨光的样品一半进行表面喷丸处理，所有样片除腐蚀测试面外其余五面均用绝缘胶布封严。

　　表1 A319s合金半固态坯料的成分控制范围中性盐雾腐蚀试验按GB/T10125-1997人造气氛腐蚀试验盐雾试验和GB6384-86进行，试验介质为5%NaCI溶液，PH值为6.5-7.2，利用盐水喷雾试验箱进行盐雾腐蚀试验。箱内温度控制在35±2°C，盐雾降落速度为每80cm2面积上为1-2ml/h.盐雾腐蚀周期选定为192h，试验过程不同时间点（如4h、20h、48h、72h、96h、144h）暂停取出样品进行表面观测和重量变化记录，同时取出检测用过程样品。

　　3、试验结果与分析3.1盐雾腐蚀试样的表面状态变化两种不同表面加工状态的腐蚀样品试验结束后将部分指定样品放入按比的混合溶液，加热至80C左右并保持10-15min以清除腐蚀产物，取出干燥后用电子天平进行称重，并与腐蚀前的试样重量进行比较。

　　测量质量试样；采用扫描电镜观察均匀腐蚀与点腐蚀情况，并利用能谱分析腐蚀产物成分。

　　两种表面状态样品不同腐蚀时间后的表面形貌变化态随盐雾腐蚀时间延长的变化情况见。从可以明显看出，腐蚀至4小时，SSM319s-G表面颜色开始变暗，有少量白色腐蚀产物沉积；而SSM319s-B表面基本没有变化；腐蚀至48小时，磨光表面颜色大部分都已变黑、局部腐蚀产物开始堆积，有明显点蚀迹象存在，而喷丸表面仅有边缘轻微的发黑痕迹。腐蚀96小时后，3.2样品盐雾腐蚀增（减）重规律为了比较喷丸和磨光两种状态的SSM319s合金样品盐雾腐蚀特点，我们通过腐蚀过程中样品的重量变化来反映腐蚀发展程度。从平均腐蚀增重曲线可以看出，随着盐雾腐蚀时间的延长，SSM319s-G磨光表面试样的重量几乎是以线性规律直线增加，即腐蚀程度逐渐加重；而SSM319s-B喷丸表面试样盐雾腐喷丸表面也已经全部发黑，但颜色没有磨光表面深，*明显的差别是二者表面出现的白色粉状腐蚀产物的量不同，磨光表面的腐蚀产物明显多于喷丸表面，另外一个典型特征是4小时后磨光表面的局部腐蚀特征凸显，从表面宏观形貌和颜色变化上可以看出磨光表面的局部腐蚀程度明显严重于喷丸表面。

　　蚀初始增重缓慢，整个腐蚀试验过程的腐蚀增重始终低于SSM319s-G，且随着腐蚀时间的继续，如100小时后，增重趋势有所降低，对比两种腐蚀样品的增重曲线可以发现，喷丸处理的SSM319s-B样品耐盐雾腐蚀性能优于SSM319s-G，腐蚀样品重量变化规律与腐蚀表面颜色和腐蚀产物的观察结果也大体相对应。

　　两种表面处理状态的SSM319s合金腐蚀样品重趋势腐蚀不同时间后的样品经“铬酸酐-磷酸-水溶液”热煮去除后，试样重量变化情况见。从可以看出，表面喷丸样品（SSM319s-B）的平均腐蚀减重显著低于表面磨光样品（SSM319s-G），从增重曲线的切线斜率可以看出，随着腐蚀时间的延长，磨光和喷丸表面的腐蚀减重速率均有降低，但喷丸表面平均腐蚀失重速率降低幅度明显，其平均腐蚀减重不足磨光表面的50°/.表面腐蚀产物去除后样品失重曲线3.3腐蚀产物分析及点腐蚀情况分析对腐蚀192h样品的表面腐蚀产物微观形貌进行扫描电镜观察与成分能谱分析，其中SSM319s-G样品的表面腐蚀产物沉积量较多，能谱分析表明腐蚀产物以氧化铝为主，同时还有少量含镁氧化物。腐蚀192小时的SSM319s-G样品表面出现大小不一的点蚀坑，点蚀坑内（见）的残留白色絮状颗粒物能谱分析主要成分为O、Al，同时含有少量Mg、Cl等，可以初步推断该腐蚀产物为Al23和MgCb的混合物，由此也可以看出Cl-离子更易于偏聚在表面缺陷内部，可以推断，点蚀孔一旦萌发，势必会加速扩展。

　　样品腐蚀192h后表面腐蚀产物形貌及成分分析结果SSM319s-G样品点蚀坑内的残留腐蚀产物成分分析腐蚀192小时后两种表面状态样品的点腐蚀情况差异显著，其中SSM319s-G样品表面腐蚀产物去除后存在多个肉眼可见的较大点腐蚀坑，几乎数个连成一片，其中*大的点腐蚀坑轮廓尺寸为直径600pm和深度150pm，而SSM319s-B样品肉眼几乎看不到点腐蚀缺陷的存在，在高倍下仅能看到少数几个尺寸在直径100pm以下的腐蚀坑。

　　腐蚀192h后的点腐蚀坑形貌对出现严重点腐蚀的SSM319s-G样品的表面及剖面进行了扫描电镜高倍观察，从点蚀坑的放大照片上清楚可见半固态成形的组织特征，腐蚀剥落基本上是沿着晶界，其也就是所谓的晶间腐蚀。在出现点腐蚀缺陷的情况下，晶间腐蚀同样也为优先腐蚀相，其不断扩展*终导致初生a相与基体剥离，因此会很快形成更大的孔洞。由此也可以看出点腐蚀的危害。

　　SSM319s-G样品点腐蚀坑形貌为SSM319s-G样品腐蚀192小时后向纵深扩展，形成内部更大的孔洞，同点蚀坑的剖面图，从可以清晰看出时也极易诱发裂纹（b）。

　　腐蚀坑的形态和深度，点腐蚀坑诱发后，4喷丸处理后表面状态及其对点腐蚀性能的影响喷丸处理前后样品表面微观形貌对比见，高倍下喷丸处理前样品表面的水砂纸磨削痕迹清晰可见，划痕和疏松、缩孔缺陷也充分暴露。喷丸后，表面磨痕已经全部被消除，原来的划痕沟槽不复存在，表面缺陷很大程度上可以完全被弥合，*易诱发点腐蚀的表面缺陷被消除。

　　同时，表面喷丸带来的表面形变也会造成表层组织中残余压应力的存在，残余压应力也会提高表面的腐蚀抗力，这从两种样品腐蚀后表面颜色改变的速度和腐蚀增重量不同可以反映出来。

　　与普通液态铸造相比，半固态触变压铸避免了尺寸较大的集中缩孔、疏松等缺陷的发生，但是半固态触变压铸由于工艺控制窗口相对较窄，也容易出现微观缺陷，尤其在触变成形件的表面和次表层。

　　充型过程中表面也是液固分离现象*为突出的区域，当然也是微观缺陷的高发部位，因此对于半固态触变压铸铝合金零件，在热处理后进行表面喷丸处理，不仅仅起到修饰效果，从提高耐盐雾腐蚀性能的角度来说更是一个不可或缺的表面处理工艺。

　　5结论5.1表面喷丸可以明显提高SSM319s合金样品的盐雾腐蚀抗力，经过表面喷丸处理的样品平均腐蚀失重减小50°%以上。

　　5.2表面喷丸带来的形变效应具有很好的强化和致密化作用，显微缺陷的弥合和残余应力的引入均可以显著改善SSM319s合金的抗盐雾腐蚀性能，氯离子富集导致诱发的点腐蚀完全被抑制。

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