Al-Zn-Bi系犧牲陽(yáng)極材料的合金化及熱處理研究.pdf

1、鋁基犧牲陽(yáng)極合金因具有資源豐富、原料成本低、理論電容量大、驅(qū)動(dòng)電位適中、制造工藝簡(jiǎn)單以及綠色環(huán)保無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，而成為工程應(yīng)用價(jià)值較高的防腐蝕材料，普遍受到人們的關(guān)注。對(duì)目前電流效率較低的 Al-Zn-Bi系陽(yáng)極材料進(jìn)行合金化和熱處理之后，提高合金的電化學(xué)性能，使其具有更高的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文基于 Al-Zn-xBi系三元陽(yáng)極合金，通過(guò)單獨(dú)添加 Ga、Mg、RE以及復(fù)合添加Mg和RE，研究微合金化和熱處理工藝對(duì) Al-Zn-Bi系

2、陽(yáng)極材料組織和電化學(xué)性能的影響。通過(guò)金相、掃描電鏡以及能譜分析等方法，觀察合金化和熱處理過(guò)程中合金的微觀組織變化特征，并結(jié)合恒電流法、動(dòng)電位極化曲線、電化學(xué)阻抗譜等測(cè)試技術(shù)研究鋁基陽(yáng)極材料的電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，初步探討微量元素合金化作用下的協(xié)調(diào)作用和活化機(jī)理，以及由熱處理引起的晶粒度和第二相形態(tài)及分布對(duì)電化學(xué)性能和溶解機(jī)制的影響，為進(jìn)一步完善鋁基陽(yáng)極材料的合金化設(shè)計(jì)、優(yōu)化熱處理工藝提供理論依據(jù)。
　　結(jié)果表明：合金元素Ga可增強(qiáng)Al-

3、Zn-Bi系陽(yáng)極合金的活化性能，使合金的開(kāi)路電位負(fù)移、工作電位趨于穩(wěn)定，產(chǎn)物粘附現(xiàn)象消失，電流效率大幅度提高；在Al-Zn-Bi系合金中，添加RE可使晶粒細(xì)化，且隨著添加量的增大，電流效率先增后減，RE添加量為0.5％時(shí)，合金的綜合電化學(xué)性能最好；添加Mg可使晶粒有一定程度的細(xì)化，但隨著添加量的增大，晶粒度變化不太明顯，第二相的數(shù)量增加， Mg添加量為2.0%時(shí)，合金的電流效率較高，腐蝕形貌較為均勻；Mg、RE復(fù)合添加時(shí)，合金的表面溶解

4、均勻，但電流效率略有降低。510℃保溫4h爐冷處理工藝能較好地改善Al-Zn-Bi-Mg-RE合金的綜合性能，使合金表面均勻腐蝕；在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越高電化學(xué)性能越好；保溫時(shí)間對(duì)電流效率的影響較小。
　　綜合微觀組織特征和電化學(xué)性能測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以看出 Al-Zn-Bi系合金中添加Ga元素后，其活化控制步驟由第二相粒子優(yōu)先溶解-脫落機(jī)理轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘訇?yáng)離子的溶解-再沉積機(jī)理，促進(jìn)陽(yáng)極合金的均勻溶解；等效電路RL(Cs(CpRp

5、)(Q1Rd1)(LRa))和 RL(Cs(CpRp)(Q1Rd1)(LRa)(Q2Rd2))能夠分別較好地?cái)M合Al-5Zn-0.5Bi和 Al-5Zn-0.5Bi-0.015Ga兩種合金在3.5%NaCl溶液中腐蝕的 EIS圖譜，可以反映兩種合金的電化學(xué)腐蝕過(guò)程。在初始活化階段，第二相的優(yōu)先溶解-脫落均占據(jù)優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致腐蝕縱深發(fā)展，形成局部晶間腐蝕；隨著合金的進(jìn)一步活化，溶解-再沉積過(guò)程控制了持續(xù)的溶解步驟，此時(shí)橫向擴(kuò)展和縱向深入的兩個(gè)