3A21铝合金在乙二醇溶液中的腐蚀行为研究

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铝合金由于其密度低、耐蚀性优良、易加工成型等特性,被广泛应用于汽车发动机的制造,而乙二醇冷却液是汽车发动机中最常用的冷却介质。本文采用极化曲线、电化学阻抗、失重法和扫描电子显微镜等方法研究了不同气氛条件和模拟发动机运行工况下3A21铝合金在乙二醇冷却液中的腐蚀行为,以及ZrCrMoNb高熵合金涂层在乙二醇冷却液中的腐蚀行为。主要研究内容和结论如下:(1)不同气氛条件下3A21铝合金在乙二醇冷却液中的腐蚀行为通过电化学方法和表面分析法测定3A21铝合金在不同气氛(空白,N2,O2和空气)的乙二醇冷却液中的腐蚀电化学参数、腐蚀产物及表面形貌,以揭示缺氧和富氧条件对3A21铝合金在乙二醇冷却液中腐蚀行为的影响。结果表明:在温度为88℃时,3A21铝合金在乙二醇冷却液中的腐蚀速率随着乙二醇浓度和气氛条件的改变而变化,3A21铝合金的腐蚀速率随乙二醇浓度的增加而减少;通入氧气和空气会促进3A21铝合金在乙二醇冷却液中的腐蚀,在体积比为50%-80%的高浓度乙二醇冷却液中,氮气的通入会减少3A21铝合金的腐蚀;表面形貌测试结果与电化学实验结果一致。能谱分析和X射线光电子能谱分析结果发现,在乙二醇冷却液中,铝合金表面形成了一层铝醇薄膜。(2)模拟汽车发动机运行工况下3A21铝合金在乙二醇冷却液中的腐蚀行为在模拟汽车发动机运行工况,即常温、常温—88℃交替和88℃三种状态下,研究3A21铝合金在乙二醇冷却液中腐蚀行为。失重腐蚀实验结果表明:3A21铝合金在乙二醇中腐蚀速度随浸泡时间的增加而增大,随乙二醇浓度的升高而减小;电化学阻抗数据显示,在温度为88℃时,3A21铝合金在乙二醇溶液中的交流阻抗随着浸泡时间的增长呈现先增大再减少的趋势;扫描电子显微镜的结果表明在3A21铝合金表面有孔蚀产生,铝合金表面腐蚀产物中O/Al元素比例随着乙二醇浓度的增加而减少,而C/O元素比例随乙二醇浓度的增加而增加。(3)高熵合金涂层在乙二醇冷却液中的腐蚀行为通过磁控溅射技术在3A21铝合金表面制备了新型的ZrCrMoNb高熵合金涂层,利用电化学技术和扫描电子显微镜对高熵合金涂层在乙二醇冷却液中的腐蚀行为进行了研究,结果表明:乙二醇的体积比浓度在15%~30%范围内,ZrCrMoNb涂层的腐蚀电流密度随浓度的增加而减小,乙二醇浓度超过30%以后,在30~80%范围内,ZrCrMoNb涂层的腐蚀电流密度变化不大;在相同浓度的乙二醇溶液中,ZrCrMoNb涂层的腐蚀速度随着温度的升高而增加。在研究条件下,ZrCrMoNb涂层在乙二醇冷却液中表现出良好的耐蚀性。
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