Al-Zn-Sn-Ga陽極合金孔蝕發(fā)展及腐蝕行為的研究.pdf

1、Al-Zn-Sn系犧牲陽極材料具有理論電容量大、無污染、驅(qū)動電位高、成本低廉等突出優(yōu)點(diǎn)，成為新型陽極材料的研究熱點(diǎn)。但是作為工程應(yīng)用陽極材料不僅需要較高的電化學(xué)性能，還需要較均勻的腐蝕形貌以增加材料使用壽命并進(jìn)一步降低成本。本課題組在Al-Zn-Sn陽極的研究基礎(chǔ)上通過添加活化元素Ga不僅提高了合金的電化學(xué)性能還改善了材料的腐蝕均勻性，但是對于該合金的腐蝕行為及腐蝕過程機(jī)理卻缺乏必要的研究。
　　本文以 Al-Zn-Sn-Ga合金

2、為研究對象，首先考察了微量元素 Ga的添加對Al-Zn-Sn合金組織及電化學(xué)性能的影響；隨后探討了不同組織形態(tài)(即鑄態(tài)和固溶處理后試樣)對陽極合金組織及腐蝕行為的影響。文中采用恒電流法測試了合金在人造海水中的工作電位、電流效率等電化學(xué)性能，通過極化曲線和電化學(xué)阻抗技術(shù)研究了 Al-Zn-Sn-Ga合金在3.5％NaCl溶液中的電化學(xué)行為；利用掃描電鏡與能譜(SEM/EDAX)、X射線衍射(XRD)與透射電鏡(TEM)對合金的顯微組織進(jìn)行

3、了分析。文中創(chuàng)新性地通過不同時間的浸泡腐蝕形貌來表征試樣的準(zhǔn)動態(tài)腐蝕行為，并結(jié)合第一性原理采用Material Studio軟件計(jì)算說明了合金腐蝕初期點(diǎn)蝕的形成機(jī)理，利用電化學(xué)、化學(xué)、物質(zhì)擴(kuò)散等理論計(jì)算解釋了 Al-Zn-Sn-Ga合金點(diǎn)蝕發(fā)展傾向與腐蝕形貌的聯(lián)系，初步闡述了實(shí)驗(yàn)合金的腐蝕過程機(jī)理。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明：Al-Zn-Sn-Ga合金中主要存在的金屬化合物是 Al0.71Zn0.29，該第二相腐蝕電位較負(fù)在腐蝕初期會優(yōu)先

4、溶解形成點(diǎn)蝕孔并作為試樣合金整體活化的誘因。但是 Al-Zn-Sn-Ga合金形成的點(diǎn)蝕孔并不能由于“自催化”效應(yīng)而縱向擴(kuò)展，計(jì)算表明含Ga合金的點(diǎn)蝕孔深度發(fā)展到10-4cm時，孔內(nèi)酸度值較低，該深度值是決定合金孔蝕縱向或橫向發(fā)展的臨界值，而此時合金中的活化元素Ga卻在腐蝕過程中通過“溶解-再沉積”反應(yīng)形成電位更負(fù)的 Ga-Al汞齊，為合金橫向拓展腐蝕提供強(qiáng)大的驅(qū)動力，增大了蝕坑內(nèi)離子擴(kuò)散通道，降低點(diǎn)蝕孔酸化傾向，致使蝕孔內(nèi)未來得及形成高