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铝合金门窗五金件的锈蚀特点

来源:中国建筑金属结构协会　作者:王春贵　日期:2006-1-18
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摘要：铝合金门窗是一种大阴极、小阳极面积的组合结构，电位较正的型材，本身与五金件构成腐蚀原电池，使五金件的腐蚀过程加快，影响五金件的使用寿命和安全性。本文介绍铝合金门窗与五金件之间构成电偶腐蚀的机理概念，说明铝合金门窗用五金件在设计过程中要注重采取防腐蚀抑制措施。

    摘  要：铝合金门窗是一种大阴极、小阳极面积的组合结构，电位较正的型材，本身与五金件构成腐蚀原电池，使五金件的腐蚀过程加快，影响五金件的使用寿命和安全性。本文介绍铝合金门窗与五金件之间构成电偶腐蚀的机理概念，说明铝合金门窗用五金件在设计过程中要注重采取防腐蚀抑制措施。

    关键词：大阴极小阳极；耐腐蚀性；腐蚀原电池；电化学腐蚀

    引  言

    在铝合金门窗五金件的设计过程中，考虑了必须具备有足够的机械强度后，也应注意到所选用的材料与铝合金接触使用时，能否保持较好的耐蚀性。经表面保护后，能否达到设计寿命要求，这对铝合金门窗在使用过程中的安全性、耐久性十分重要，只有两者完美的结合才能真正发挥铝合金门窗美观大方、经久耐用的特点。尤其在世界各国工业崛起的今天，工业大气对门窗及五金的危害已相当普遍，五金件的材质选择，以及恰当的表面保护已受到业内人士的重视。

    一、铝合金、塑钢门窗五金件产生腐蚀的特点

    1．铝及铝合金是一种高导电、导热的金属材料，在自然状态下表面极易钝化，在潮湿的酸性条件下表面氧化生成A1203、3H20，水合氧化铝本身较稳定，所以铝及铝合金制成的门窗型材是一种高性能防腐的材料。因而铝合金门窗的防腐部位主要是在五金件，五金件的电偶腐蚀不单是在本身，更受铝型材的电极影响。在一定条件下腐蚀会不间断的进行。所以，铝合金门窗用五金件在设计过程中要考虑到材质、表面保护的特殊性。

    2．塑钢型材是一种非金属高绝缘材料，不会对五金件的腐蚀产生电极现象，塑钢门窗的防腐主要集中在五金件，只要五金件各零部件选材得当，再进行较好的表面保护处理，就能达到经久耐用的目的。

    二、铝合金门窗用五金件的腐蚀机理概念

    1．一般讲铝合金门窗五金件的锈蚀是一个化学反应和电化学反应过程，也是一个多种物质的多种形式的反应，很难用一种或两种反应方式进行解释，但造成铝合金门窗五金件锈蚀损坏的原因，在自然条件下主要是电化学腐蚀。

    2．铝合金门窗一般是由铝(型材)、不锈钢(组件)、锌合金(组件)、碳素钢(组件)等组成。这些不同电极电位又相互接触的金属在腐蚀介质中组成原电池，从而发生电化学腐蚀。尤其在海洋大气、工业大气中，铝合金门窗的这种材质结构就决定了发生电化学腐蚀的必然性。其中铝合金型材由于本身易于钝化，电位相对其它材料讲由负变正，从而减缓或停止腐蚀，而电位较负的钢制零件会加剧腐蚀，造成五金件的损坏。

    3．影响五金件腐蚀的气象因素

    (1)湿度：由于空气中的水分凝聚成液态水膜是形成腐蚀原电池的必要条件，因此空气的湿度是主要因素，当湿度达到某一临界值时表面形成水膜，腐蚀速度加剧。五金件常用金属的腐蚀临界相对湿度见表。

表  五金件常用金属腐蚀临界相对湿度

┌───────┬───┬───┬───┬───┐

│    材料      │  钢铁│  锌  │  铝  │  镍  │

├───────┼───┼───┼───┼───┤

│临界相对湿度％│    65│    70│    76│    70│

└───────┴───┴───┴───┴───┘

    (2)温度：高温高湿时，气温升高加速腐蚀。温度交变由高温骤降时(晚问)，使大气中的水汽凝聚成膜，也可加速腐蚀过程。潮湿时间愈长，腐蚀也愈严重。一般讲昼夜温差大于6度，气温在5—50度的范围内变化时，只要相对湿度达到65-75％就会出现凝雾现象。

    (3)大气污染：正常情况下，空气中的腐蚀介质很少，只有氧对金属的腐蚀是经常性的，但随着各国工业企业的不断崛起，空气中的有害气体和粉尘也大量增加，如煤、煤油、柴油燃烧后生成的二氧化碳、二氧化硫等气体。有大量的尘埃，如烟雾、煤灰、氯化物和其它酸、碱、盐颗粒等也散布到大气中，有的本身就具有腐蚀性，有的是凝在水珠中对金属具有腐蚀作用。

    4．普通碳素钢五金件锈蚀的机理及形态。铝合金窗安装碳素钢五金件属于大阴极面积和小阳极面积的组合，当腐蚀开始时总会出现这样的现象，锈蚀产物总是在五金件与门窗型材接触的边缘部位出现，而且最初是围绕接触点的周边，而后连成一片，这是为什么?这是因为铝型材与碳素钢五金件之间的电位差通过接触构成原电池，在冷凝水膜的介入下接触部位产生铁的氧化反映F2，非接触部位发生氧的还原反应出现OH-1，在电场的驱动下两者向中间移动，在边缘相遇生成人们可以见到的腐蚀产物。其实腐蚀的最严重区在接触面，只是见不到腐蚀产物罢了。由于大气中氯、二氧化硫等介质的加入，会促进碳素钢材的溶解，从而加快五金件的损坏速度。

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