内容发布更新时间 : 2024/5/11 5:12:09星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

铝 - 锌 - 锡 - Ga合金的腐蚀行为在NaCl溶液中

何吴俊光，文Jiuba，周旭东

（大学材料科学与工程学院河南科技大学，洛阳471003，中国的）

摘要：在3.5％NaCl溶液中的Al-Zn-Sn的-Ga合金的腐蚀行为进行了调查腐蚀形貌观察和电化学测试。本实验结果表明，存在着腐蚀过程中三个阶段。在初始阶段，发生点蚀周围的析出物，这是由电偶效应驱动。在中间阶段，蚀迅速朝着水平延伸方向，形成引起的周围锡镓离子沉积的浅圆形结构。在科幻NAL阶段，新的活性位点导致该合金的连续腐蚀。

关键词：铝;阳极溶解;形态;隔离

1引言

铝合金牺牲阳极被广泛应用于暴露钢构件的阴极保护海洋环境。这是铝锌型合金主要用汞，In和Sn，并且其作用是为了防止连续的钝化膜的形成上的合金，允许持续的电活动阳极 [1] 。的Al-Zn-汞柱合金的电流效率是约95％，但汞是有毒的，它一直从使用淘汰。的Al-Zn-In系合金具有成为最广泛应用牺牲阳极由于其高电流EFF的iciency。然而，随着生产和铟的用途，其危害性有逐步实现 [2] 。在本F IELD的活动有对无公害铝的发展增加阳极具有高EFF iciencies [3-5] 。

已经证实，有可能对锡激活铝。额外的阳离子由四价锡造成的空缺4 +可以减少氧化膜的离子阻力，促进铝合金的溶解[6]。自1967年以来，铝 - 锌 - 锡合金已被用作牺牲阳极[ 7 ]。尽管如此，这些合金需要进行热处理的性能和更好的EFF的iciency和macroattack形态呈现外层用“金属海绵的特点造成的粘附腐蚀产物[8]。镓，其中包括活化剂元素，可以在操作电位转移到更负值[ 9 ]。当临界表面浓度嘎在液体状态下实现，一个镓铝汞齐是负责激活过程[10]。存在固体嘎在界面上方便了氯化物吸附过程[11]。

在我们以前的研究中，铝 - 锌 - 锡 - Ga合金带高物业已发展[ 12 ]。但也有在有关这个腐蚀的文献资料很少合金。本研究的目的是调查的在3.5％NaCl溶液中的Al-Zn -的Sn- Ga合金的腐蚀根据腐蚀的形态观察和电化学阻抗谱（EIS ）分析在不同的浸泡时间。2实验铝，锌，锡和镓（ > 99.95％）被用来产生必要的合金。标称组合物是7ZN - 0.1Sn - 0.015Ga - 铝（重量％）。原料中熔化刚玉坩埚在根据ZGJL0.01 -4C- 4真空感应炉argonshield在760 ℃ 5分钟。熔融合金是倒入预热的金属模具的尺寸Φ 20毫米×140毫米。试样尺寸为Φ 11.3毫米×5毫米。每个标本覆盖环氧树脂，留下1厘米 在我们以前的研究中，铝 - 锌 - 锡 - Ga合金带高物业已发展[12]。但也有在有关这个腐蚀的文献资料很少合金。本研究的目的是调查的在3.5％NaCl溶液中的Al-Zn-的Sn-Ga合金的腐蚀 根据腐蚀的形态观察和 电化学阻抗谱（EIS）分析在不同的浸泡时间。 2实验

铝，锌，锡和镓（>99.95％）被用来产生必要的合金。标称 组合物是7ZN-0.1Sn-0.015Ga - 铝（重量％）。 原料中熔化刚玉坩埚 在根据ZGJL0.01-4C-4真空感应炉 argonshield在760℃5分钟。熔融合金是倒入预热的金属模具的尺寸Φ20毫米×140毫米。试样尺寸为Φ11.3毫米×5毫米。每个标本覆盖环氧树脂，留下1厘米。在接触暴露面积该溶液中。所有标本均相继地 到2000砂砾由SiC砂纸，科幻NE抛光用1.0微米 钻石膏，用丙酮洗涤。 将试样浸在3.5％NaCl的2分钟溶液中，30分钟，1小时，10小时，3天及10天，分

别。腐蚀产物进行了清理在含有2％氧化铬的溶液3和5％的H3PO4在 80℃约5分钟，在超声波清洗 乙醇。表面形貌观察 JSM-5610LV扫描电子显微镜（SEM）。标本的元素分布进行了分析，能量色散X射线光谱（EDX）。

EIS的测量进行了CHI660C电化学工作站。标本被工作电极，铂箔是反电极，饱和甘汞电极（SCE）作为参考电极。 EIS的人试样浸渍在3.5％的NaCl后得到溶液不同的时间。扫描频率范围从100 kHz到0.1 Hz和扰动幅度为5 mV的。 3结果与讨论

图1给出了背散射电子（BSE）图像的Al-Zn-的Sn-Ga合金的。白色球状样地区依次为沉淀。暗区为α-Al系矩阵。漫反射边界可观察到。配件边界的析出物所含的某些区域和孔隙率。这是众所周知的，在背散射电子像的区域与明亮的颜色含有较高含量重原子量的元素。因此，跟踪元素，重原子量的元素，主要定位中的析出物，以及在晶界上。

后的Al-Zn-的Sn-Ga合金浸渍于2分钟后，将环状的腐蚀3.5％NaCl溶液周围析出物可以观察到，而腐蚀坑的中心有一个白色的核（图2a）。白细胞核的沉淀物残留在EDX分析。随着浸泡时间的增加，该腐蚀坑的垂直和水平生长方向逐渐显现。经过30分钟浸泡，沉淀在表面上几乎已经用完，然而，在晶界和α-Al基体是几乎不被腐蚀（图2b）。

的腐蚀加剧进一步当的Al-Zn-的Sn-Ga合金浸渍于3.5％的NaCl溶液进行1 H为在图所示。 3A。腐蚀伸向水平方向。许多浅圆腐蚀区域可能在晶界观察到如以及晶粒内部，和中部地区每一轮的腐蚀有一个小而深的凹坑。此外，大量的麻子坑一样可以找到也。浸泡试验10小时，一些粗浅的后圆形腐蚀坑接对方形成沟槽结构。它是可能的腐蚀区随着的增加，晶界扩散曝光时间。

随着曝光时间的增加至3天，该晶粒边界的区域被完全腐蚀，和腐蚀区域延伸到α - Al基体中（见图4a） 。图4b示出了腐蚀的SEM图像形态具有高放大倍率阳离子。该沉淀物在腐蚀区域可以观察到的，和一些析出物的侵蚀。腐蚀功能，围绕的析出物是类似的，持续2分钟浸渍。从位置来看，它们应位于内侧析出物，其中该表面为后露出腐蚀。这体现了新的活性位点是暴露出来，从而导致连续的腐蚀。随着浸泡时间的进一步延长，腐蚀区域进一步向α - Al基体开发。长达10天的浸泡，铝锌的表面的Sn- Ga合金被侵蚀大多如图所示。 4C 。它是困难，因邪教告诉坑在晶界或在α- Al基体中。观察腐蚀形貌显然，放大的图像显示在图4d 。这是显然，很多麻子坑状均匀分布在合金表面除了大的坑。

对元素分布的能谱分析原始合金表面如图5所示。该EDX结果CONF IRM的α-Al基（A点在图5a）和晶界（b点在图5a）地区，Al和Zn元素的一个小支架组成，但锌在晶界区域中的内容是比α-Al基体的高，这意味着锌富民在晶界面积。该沉淀物（c点在图5a）含有铝，锌和锡的元素。嘎在EDX模式，由于没有检测到它的元素低浓度。

据记载，该沉淀中的Al-Zn-的Sn-Ga合金相是铝2锌和锡的富相为主，以及Al的腐蚀电位2锌和富锡相比的α-Al的更负矩阵[13]。这样的析出物作为微阳极，α-Al基体中微阴极。许多微细胞是立即成立时，铝 - 锌 - 锡 - Ga合金是浸在3.5％NaCl溶液。析出物溶解优先，并导致凹痕。在另一方面，氯离子还吸附加速腐蚀。因此，坑大山环绕的析出物形式时，所述合金是在非常短的时间内暴露在3.5％NaCl，而α-Al基体和颗粒边界几乎不被腐蚀。

图6示出的元素的EDX分析后分布在合金表面的腐蚀1小时浸泡。坑的某一位置上边缘和坑在B点位置的中心都包含铝元素，锌，锡和镓，但镓中的一个位置的内容是高于B位置高。有没有Ga元素在原始合金表面。这意味着，嘎元件特别是在富集了腐蚀坑坑的边缘。 它可以通过溶出进行说明降水过程。解散后析出， Sn和Zn的离子容易被还原和沉积在铝表面，因为减少Zn和Sn离子的电位比更积极铝离子。溶解的镓离子再沉积在周围表面的Sn ， Ga的集结在晶粒边界随着锡包容[10]，并形成了一个“液体状”晶界内科幻流明，也就是说，镓铝汞齐，其中分离的氧化物f ILM ，避免再钝化。另一方面，镓可以促进 吸附卤素阴离子和使合金激活[11]。因此，腐蚀坑rapidy延长在水平方向上。此外，长坑 在由于交替腐蚀垂直方向沉淀和Al基体之间。腐蚀速度快的开头，但后来减慢。因此，浅圆区域形成时，在水平方向上的大小是比这更大的在垂直方向上。

图7A -7D显示的Al-Zn -的Nyquist图的Sn- Ga合金后浸入3.5 ％的NaCl溶液不同的时间。没有浸泡的Nyquist图提出了一种电容回路在整个频率范围在图7a所示。电容的尺寸循环是非常大的，这意味着钝化膜发生在合金表面。后2分钟浸泡，EIS有由包含电容圆弧在高频和在较低的频率的感应回路。同的浸渍时间的增加，电容弧高频率的逐渐缩小，而感性在低频放大回路（见图7b ） 。这是众所周知，电容圆弧在高频是由于电荷转移反应电阻在双电层。在低电感回路频率已与相关吸附氯在铝的点蚀的情况下[14]。的还原容性圆弧在高频表明所需的合金溶解的阻抗下降，并且该合金被激活。感应线圈在增加低频暗示点蚀的发展。