水泥砂浆与铝合金型材或金属接触腐蚀原因

水泥砂浆与铝合金型材或金属接触腐蚀原因

黄涛

黄涛

珠海经济特区建设监理有限公司

广东某地一科研楼工程，外窗采用铝合金材料的门窗及幕墙，室内天棚采用铝合金龙骨吊顶，同时依据实验室的要求安装了铁母线槽、铁穿线钢管、铁接线盒、预埋铁件等，这些金属材料均与水泥砂浆墙面接触该。工程从8月份进行铝合金窗框安装，大约有6个月的时间后发现遇到潮湿下雨天气，与水泥砂浆接触的铝合金窗框就有不同程度的腐蚀，形成的不规则小孔洞（约2-5mm）或连续的小孔洞。现场观察，从固态的铝合金窗框原材到腐蚀到液态铝合金残渣大约只需两个小时，腐蚀的铝材残渣呈乳白淡黄色，伴有气泡；与水泥砂浆接触的金属物局部呈深黑色的锈迹，甚至还有起皮，是什么原因发生如此严重的腐蚀？

一、我们先对铝合金原材料、腐蚀的铝合金残渣、现场取样的水泥砂浆做试验检测。

铝合金窗框原材的组成成分：

采用光谱检测仪法检测铝合金型材的组成成分，检测结果：铝合金窗框原材所有的金属含量均符合国家标准GB/T3190-2008铝合金化学成分中的6063合金品牌中规定的要求。

铝合金窗框的力学性能：

采用温室拉伸试验方法检测铝合金型材的力学性能，检测结果：抗拉强度、屈服强度、断后延长率均符合国家标准GB5237.1-2008铝合金建筑型材中规定的要求。

铝合金窗框的的氧化膜性能

对氧化膜厚度、封孔质量、氧化膜耐盐雾性能进行检测，检测结果：上述3项指标氧化膜厚度、封孔质量、氧化膜耐盐雾性能，均符国家标准GB5237.2-2008铝合金建筑型材--阳极氧化型材中规定的要求。

水泥砂浆成份检测：

从现场取样的水泥砂浆，按国家标准GB/T14684-2011建设用砂中规定的检测方法，对水泥砂浆进行氯离子含量的检测，检查结果：水泥砂浆中氯离子含量达到了0.93%，而国家规范要求的最低标准是不超过0.06%，大大超过国家标准的要求。

5、对乳白淡黄色的铝合金腐蚀残留物成分检测

从现场取样的铝合金腐蚀残留物，采用扫描电镜（SEM）进行成分检测，检查结果：铝合金腐蚀残留物的氧和氯含量高，说明腐蚀残留物为铝的氧化物和氯化物。

采用等离子光谱法腐蚀残留物进行定性分析，采用化学分析方法对腐蚀残留物进行定量分析。检测结果：氯含量分别达到11.81%和14.74%，说明氯离子是由铝合金型材以外分离来的。

以上检测结果说明，铝合金型材及氧化膜的性能均符合国家产品质量标准的要求，质量合格，现场所发生的腐蚀现象与铝合金型材产品自身质量无关，腐蚀的原因是由铝合金型材以外的缘由引起的。

二、腐蚀的化学原理

铝合金窗框、幕墙均采用的铝合金型材为6063牌号、T5状态的阳极氧化型材，阳极氧化型材是将铝合金基材放置于硫酸介质中氧化，使其表面产生一层致密的氧化膜，该氧化膜由两层组成，内层为阻挡层，该层较薄、致密、硬度高，外层为多孔层，该层较厚、疏松多孔，孔径为100至200nm之间。表面形成蜂窝状。未经过镍盐封闭处理的多孔氧化膜，其耐腐蚀性能较差。相反，经过密封处理后，其耐腐蚀性能大大提高，正常环境下是不易被腐蚀，但当处于劣质的强腐蚀性环境中，氧化膜极易被腐蚀，特别是小孔腐蚀等局部腐蚀更易产生，这使得阳极氧化的铝合金型材使用年限大大降低。

根据国家的规定，建设用Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类砂中的氯离子含量应分别小于0.01%、0.02%和0.06%，现场取样的水泥砂浆氯离子含量已达到0.93%，已超过最高含量的15.5倍。铝合金型材穿孔现象是因氯离子腐蚀引起的，来源是未经处理或处理不合格的海上，

由于广东天气雨水多、空气潮湿，尤其是梅雨季节天气，空气的水分达到100%，在此环境下铝合金窗框上吸附了大量的冷凝水，水泥砂浆中含有的氯化钠在水介质中分解为氯离子和钠离子，氯离子吸附在铝型材表面，对阳极阳化膜产生破坏作用，使铝材发生腐蚀，其腐蚀过程为以下三个方面，

1、形成电偶腐蚀：

在受破坏的地方形成了电偶的阳极，而未破坏的地方为阴极，从而形成钝化--活化电池。由于阳极面积比阴极面积小得多，阳极电流密度很大，很快被腐蚀成小孔，与此同时，当腐蚀电流流向小孔周围的阴极时，又使这一部分受到阴极保护，继续维持着钝态。

2、氯离子迁移对阳极AI腐蚀

氯离子迁移，发生离子置换反应，腐蚀部位的氯离子随电流的流通向腐蚀孔内迁移，在腐蚀孔内形成高浓度的金属氯化物溶液，这种溶液可以腐蚀孔内表面继续保持活化状态，此外，由于氯化物溶液水解的结果，腐蚀孔内溶液的酸度增加（现场腐蚀残渣溶液的PH值2～3），使腐蚀孔进一步加深，向纵深发展，最后腐蚀穿孔。在腐蚀过程中还有氢气逸出，现场收集的残渣为AICI3。

3、铝合金Cu2+元素形成的电池腐蚀

铝合金型材中含有铜为0.066%，在酸性介质中（潮湿天气CI离子）会溶出Cu2+，从而形成阴极，而铝为阳极，形成的电池腐蚀，加速了铝型材的腐蚀。

综合上诉。铝合金窗框、铝幕墙框、铝合金吊顶腐蚀是由于氯离子作业引起的，形成了电池腐蚀，破坏了氧化膜，致使铝合金边框腐蚀穿孔；铝合型材金属元素与阳极铝材在酸性介质中形成微电池，进一步加速了表面的腐蚀。

三、如何处理这些腐蚀铝合金材料

1、及时发现，把铝合金窗框旁边的水泥砂浆凿除，使用合格的水泥砂浆，把原腐蚀物用清水清除干净，及时处理腐蚀部位，保证铝材不与不合格的水泥砂浆接触。

2、另外对使用阳极氧化铝型材，在施工过程中，一定要在铝合金与砂浆接触部位做沥青防腐处理，如果做了沥青防腐处理，就可以避免与质量差的水泥砂浆接触，减少腐蚀风险。

3、对购买的砂要现场随机检测CI的含量，保证使用砂安全合格。