微量Co元素对Cu28Zn15Ni13Mn合金耐蚀性能的影响研究

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本研究主要通过全浸试验(静态腐蚀速率测定、腐蚀形貌观察)、电化学试验(开路电位法、极化曲线法、电化学阻抗法),结合金相分析、扫描电镜及能谱分析、X射线衍射分析等手段,探讨微量Co元素对铸态及形变时效态Cu28Zn15Ni13Mn合金在3.5%NaCl溶液及模拟汗液中耐蚀性能的影响,得出以下结论:(1)静态腐蚀速率测定试验表明:不同Co含量的铸态及形变时效态合金在3.5%NaCl溶液及模拟汗液中的腐蚀速率都随着浸泡时间的延长而降低。浸泡45天后测得各合金在3.5%NaCl溶液中的耐蚀等级均为六级,属于尚耐蚀范围;在模拟汗液中的耐蚀等级均为五级,属于耐蚀范围。Co能明显提高合金的耐蚀性能。添加0.51%Co的铸态合金的耐蚀性能最好;形变时效态合金中以含0.18%Co的合金的耐蚀性能最好。Co含量一定时,形变时效态合金的腐蚀速率小于铸态合金的腐蚀速率。(2)3.5%NaCl溶液的腐蚀形貌观察试验结果显示:由于铸态合金的组织呈粗大的树枝晶状,晶界棱角较多,耐蚀性能较差,腐蚀先从晶界处开始。随着腐蚀浸泡时间的延长,腐蚀由晶界向晶内扩展。添加Co后合金的树枝晶被打断,晶粒变圆整,晶界变平滑,而且Co的电极电位比Zn、Mn的高,添加Co可以提高合金的整体电位,从而改善合金的耐蚀性能。由于形变时效处理过程中第二相析出,而第二相与基体间存在电位差,因此,第二相周围的腐蚀较严重。添加Co后,第二相与基体间的电位差减小,形变时效态合金的耐蚀性提高,添加0.18%Co的合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀速率比未添加Co的合金的腐蚀速率降低了7%。Co含量过多时,基体与第二相间的电位差又会增大,且Co含量越多,合金析出的第二相越多,形成的腐蚀原电池数量增多,合金的耐蚀性有所下降。(3)模拟汗液的腐蚀形貌观察试验结果表明:具有枝晶形貌的铸态合金的腐蚀从晶界处开始,且随着腐蚀时间延长,合金腐蚀程度加剧。含Co合金腐蚀后晶界颜色较浅,而未添加Co的合金腐蚀后晶界颜色深。形变时效态合金腐蚀后的试样呈现纤维状组织,说明腐蚀仍然是从晶界开始的,同时第二相的周围腐蚀颜色较深。未添加Co的形变时效态合金的腐蚀颜色深,而含Co形变时效态合金的腐蚀颜色浅。(4)在3.5%NaCl溶液及模拟汗液中进行的电化学试验结果与浸泡试验结果一致,进一步证明了Co含量对合金的耐蚀性能的影响变化规律。以添加0.51%Co的铸态合金的耐蚀性最好,形变时效态合金以含0.18%Co的合金的耐蚀性最好。当Co含量一定时,由于合金经过形变加工及热处理,改善甚至消除了铸造组织中的疏松、气孔等缺陷,因此,形变时效态合金的耐蚀性较铸态合金有所提高。
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