Al/Mg金属间化合物对铝镁系牺牲阳极材料电化学性能的影响

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牺牲阳极阴极保护法是一种重要的金属防腐蚀方法,目前常用的牺牲阳极材料有锌阳极、铝阳极和镁阳极。铝阳极材料具有电化学当量大,原料丰富,价格低廉,加工制备工艺简单等优点,但是由于纯铝表面极易氧化,会形成连续致密的A1203氧化膜,不能直接用作阳极材料。镁阳极的优点是电位较负,驱动电压太,但电流效率较低,腐蚀速度过快,容易引起过保护,成本偏高。改善阳极材料性能的基本途径是进行合金化。   本文根据合金相电化学原理,制各不同成分的Al—Mg基二元合金,考察了随镁元素含量增加,合金组织中存在不同的大面积金属间化合物相时,材料电化学性能的变化规律。为了改善合金组织、性能的均匀性,又添加了Zn、Mn、稀土元素Ce等进行合金化,对不同成分的Al—Mg基合金进行开路电位、自腐蚀电位随时间变化、极化曲线以及腐蚀速率的测试,观察合金组织形态,研究了不同合金元素对Al—Mg系合金电化学性能的影响,得到如下结果:   (1)铝镁二元合金中随着镁含量的增加,当镁含量超过10%时,合金的组织中形成大量的金属间化合物Mg5Al8,对铝基体具有比较明显的活化作用,使得合金阳极的开路电位显著负移,极化率降低。当Mg含量达到30%时,开路电位负移至一1.132V。当铝合金中的Mg含量大于20%时,会产生由于选择性溶解所造成的溶解不均匀的问题。   (2)当Al-Mg二元合金中镁含量超过60%后,合金表面的氧化膜变为铝镁氧化物混合膜,腐蚀电位降低;合金的组织中形成金属间化合物Mg17AI12,其电位比镁正,当含量较少时,起阴极作用,加快台金的腐蚀;当含量增多在基体周围呈连续分布时,能起到阻碍阳极反应的作用,对镁的自腐蚀具有抑制作用。   (3)向Al-25Mg中添加了稀土元素Ce,含量为0.3%~1%,实验表明稀土元素Ce对铝阳极具有活化作用,使开路电位变负,腐蚀产物溶解均匀:稀土元素能够使镁阳极的自腐蚀电位变得比较稳定,降低镁阳极的腐蚀速率,减少析氢腐蚀:稀土元素对铝镁系合金还具有晶粒细化作用,能够提高铝合金的铸造性能。实验表明添加含量1%的稀土元素Ce效果最为显著。   (4)添加含量1%的Zn对镁台金具有细化晶粒的作用,能够使腐蚀变得比较均匀,对降低镁合金的腐蚀速率也有一定的作用。当Zn含量超过9%时,由于中问相的作用会对合金阳极材料的性能会产生不利的影响。
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