稀土含量对Al-Zn-In系列牺牲阳极微观组织和电化学性能的影响

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本实验熔炼了RE含量分别为0、0.2%、0.5%、0.8%、1.0%的5种Al-Zn-In-RE铝合金阳极,测试了阳极在3%NaCl溶液中的电化学性能和析氢量;采用Sirion200场发射扫描电子显微镜(FESM)、Quanta200环境扫描电子显微镜和能谱分析技术考察了5种铝阳极试样的微观结构、晶粒尺寸大小以及偏析相组成、数量,证实了阳极试样的溶解过程;采用动电位扫描实验研究了铝合金模拟基体、模拟偏析相在3%NaCl溶液中的电化学行为;探讨了合金元素RE对铝合金牺牲阳极微观组织和宏观电化学性能影响,以及偏析相在铝合金溶解过程中的作用。  结果表明:RE含量分别为0.8%和1.0%的阳极试样工作电位较负,电流效率较高,是优良的牺牲阳极材料。铝牺牲阳极偏析相以晶界析出物为主,晶内析出物较少。随着RE含量的增加,Al-Zn-In-RE合金阳极晶粒先变小后变大,偏析相数量逐渐增多。合金中晶粒尺寸大小越均匀,阳极试样电流效率越高。偏析相RE含量越大,越能促进铝合金牺牲阳极在晶界偏析相处优先溶解,造成阳极溶解速度的加快。高含量RE的添加还可以抑制杂质元素的偏析。  通过分析不同极化时间下阳极试样的微观形貌,可观察到阳极试样在3%NaCl介质中的溶解过程。具体为:实验初期,介质中的氯离子置换出铝氧化膜中的氧,形成大量铝盐小颗粒附着在晶界上。之后颗粒逐渐破裂,阳极表面形成宏观上可以看到的蚀孔。整个过程符合“溶解—再沉积”理论。  模拟主要偏析相成分熔炼了合金。模拟偏析相具有较低的电位,较大的自腐蚀电流密度,较小的电荷转移电阻,更容易活化溶解。由于偏析相与基体具有不同的电化学性能,它们构成电偶对发生电偶腐蚀,偏析相作为阳极,受到极化优先溶解,促进氧化膜的破裂引发活化。
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