Al-7.0Zn-2.9Mg合金耐蚀性能研究及铝合金聚脲涂层防护

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Al-Zn-Mg(7xxx)系合金是高强铝合金的重要组成部分,对该系合金的成分、组织结构、热处理制度及性能的研究是一项重要的基础工作。本文对一种新型高强铝合金叠层材料的两种组份7A52(752)和Al-7.0Zn-2.9Mg(762)分别进行峰时效(T6)、双级时效(T73)及回归再时效(RRA)三种时效制度热处理,并对耐蚀性能进行研究。针对铝合金在地面装甲、交通等领域中采用聚脲进行涂层防护的应用背景,对复合聚脲涂层/铝合金体系的耐蚀性能进行研究。对经不同时效制度处理后的两种合金进行点蚀、晶间腐蚀及剥落腐蚀实验,通过对晶间腐蚀实验的截面腐蚀深度测量及剥落腐蚀实验的表面形貌观察不易区分出耐蚀性差异,结合极化曲线测试得到的点蚀电位(Eb)及自腐蚀电流密度(Icorr)进行综合分析,可得耐局部腐蚀性能762>752,T73>RRA>T6。对比不同时效制度下762合金的应力腐蚀敏感系数(Issrt),耐应力腐蚀性能T73>RRA>T6。结合透射电镜图像对762合金的耐蚀机理进行分析,当晶界析出呈链状连续分布的尺寸较小的MgZn2相时该合金的耐蚀性差,晶界析出呈粒状断续分布的尺寸较大的MgZn2相时该合金的耐蚀性强。结合762合金在EXCO溶液中的宏观形貌和EIS数据,可以得出以下结论:1)电化学阻抗谱的特征变化揭示了其局部腐蚀演化过程由点蚀向晶间腐蚀、剥落腐蚀发展,腐蚀界面经历了氧化膜的溶解及腐蚀产物的形成和剥离;2)通过对比整个电极系统的电荷转移电阻(Rt)和极化电阻(Rp)最低值的出现时间,可以得出时效制度与耐蚀性之间的关系为T73(12 h)>RRA(8 h)>T6(2 h)。掺杂氧化铝粉末后,聚脲涂层表面的邵氏硬度逐渐增加,接触角逐渐降低,润湿性能逐渐增强。在0.1 mol/LNaOH溶液中的EIS测试结果表明掺杂氧化铝粉末可以提高聚脲涂层的耐蚀性能,但掺杂过多会降低聚脲的防护能力。对该体系的EIS数据进行等效电路拟合,通过对比分析涂层电容等效参数及涂层等效电阻可以得到掺杂量与耐蚀性的关系为5 wt.%>10 wt.%>15 wt.%>0 wt.%。掺杂碳纳米管后,聚脲涂层表面的硬度逐渐增加,在铝合金基底的附着力略有增强。掺杂碳纳米管后涂层在0.1 mol/LNaOH溶液中的耐蚀性能明显提升,掺杂量与耐蚀性之间的关系为1.0 wt.%>0.5 wt.%>0 wt.%。
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