低温青藏高原土壤中镁合金阳极电化学性能

采用阳极氧化工艺对az91d镁合金进行表面处理,利用电化学阻抗谱(eis)方法研究az91d镁合金阳极氧化膜层在3.5%nacl溶液中的腐蚀过程。根据腐蚀过程阻抗谱的变化特点,分别采用r(rq)(rq)模型和r(q(r(rq)))模型的等效电路来拟合阳极氧化膜层在孔蚀诱导期和在孔蚀发展期的电化学阻抗谱图。结果表明:在孔蚀诱导期,随浸泡时间的延长,溶液电阻rsol和多孔层的电容yp有所增大,多孔层电阻rp和阻挡层电阻rb逐渐减小,弥散效应指数np值基本不变,而阻挡层的电容yb和弥散效应指数nb无明显的规律性;在孔蚀发展期,随浸泡时间的延长,溶液电阻rsol,弥散效应指数n1和蚀孔内的反应电阻r2逐渐减小,电容y1逐渐增大,而蚀孔内溶液电阻r1,蚀孔内阳极金属/介质界面的常相位角元件q2的电容y2及弥散效应指数n2无明显的规律性。

以mg-hg-x合金为研究对象,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、电化学测试仪等研究了不同铸造凝固速度对镁合金阳极经混合酸侵蚀后显微组织、电化学性能和腐蚀速率的影响。结果表明,mg-hg-x合金中mg、hg形成的第二相化合物组成随合金铸造凝固速度变化而改变,缓慢凝固主要形成mg3hg相,快速凝固主要形成mg2hg相;同时随铸造凝固速度加快,mg-hg-x合金材料腐蚀速率有所降低,电极电位正移。

1前言海水电池是储备电池,使用前于式储存。当海水一进人电池,电池建立起电压,同时外电路有电流,在规定时间内启动装置,按要求进行工作。镁合金阳极是非常活泼的,干式储存时,为防止大气条件下的腐蚀,现在一般使电极表面生成铬酸盐的化学转化膜来保护或经过处理后密封保存。因铬酸盐膜很薄,且有裂纹等缺陷,耐海洋性大气腐蚀能力很差。海洋性大气是湿度大并含有cl的盐雾,容易使电极发生孔蚀,故要求电极的保护

研究了压铸镁合金az91的阳极氧化膜的工艺及其耐蚀性,探讨了镁合金表面阳极氧化膜的组织、相、成分及其耐蚀性。研究结果显示,压铸镁合金az91阳极氧化膜表面系氧化物的聚集,阳极氧化膜在3.5%nacl中的极化曲线与az91压铸镁合金的极化曲线对比,阳极氧化膜的极化曲线有明显的钝化区,但在极化区只呈锯齿状变化,耐蚀性较好。

回顾镁合金阳极氧化历史,介绍制备工艺、电解液组成及作用,同时对镁合金阳极氧化机理进行探讨。随着人类环保意识的增强,世界能源的紧缺和氧化设备的不断更新,认为电参数如频率、占空比、电压和电流密度对氧化膜性能的影响、阳极氧化电流效率的测定、氧化膜扩散规律的研究和环保型电解液的开发为未来镁合金阳极氧化研究的重点。

利用显微组织观察、浸泡腐蚀和电化学等测试技术,研究了mg-hg-ga合金阳极板材退火温度、时间对mg-海水电池阳极材料显微组织的第二相分布、晶粒大小及其对镁合金阳极板材在3.5%nacl介质中的腐蚀速率、电化学性能的影响。结果表明:随着退火温度的升高和退火时间的延长,mg合金阳极板材组织越均匀,第二相也更加细小、弥散,镁合金阳极板材自腐蚀速率降低,但阳极极化增强,电极的稳定电位向正方向移动。

采用熔炼铸造法制备mg合金阳极材料,采用恒电流法和动电位极化扫描法研究合金成分和热处理对其电化学行为的影响,采用光学显微镜、扫描电镜和x射线衍射仪对不同热处理状态下显微组织和腐蚀产物进行观察和检测。结果表明:随着hg含量的增加,固溶态试样在100ma/cm2放电电流密度下的稳定电位由-1.547v降至-1.772v,hg对mg阳极材料具有较强的活化作用。热处理使mg阳极第二相mg5ga2沿晶界和晶内弥散析出。mg合金阳极材料的电化学活性由大至小的顺序为铸态、96h时效态、2h时效态、固溶态,而腐蚀抗力却按此顺序依次增大,mg合金阳极材料的腐蚀类型为全面腐蚀与点蚀共存。

阳极氧化处理是提高镁合金耐腐蚀性能的有效方法。在阳极氧化工艺中,电解液组成对镁合金氧化膜的性能有着至关重要的影响。本文概述了近年来该领域内有关电解液组成的研究进展,期望为镁合金阳极氧化工艺研究提供参考。

阳极氧化是提高镁合金耐蚀性的一种有效方法,选择的电参数对氧化膜性能影响很大。介绍了电参数如频率、占空比、电流密度、终电压等的概念,推导了占空比与电流密度的关系,并综述了电参数对阳极氧化膜性能影响的研究进展。随着电子技术在氧化电源上的广泛应用,氧化设备的发展趋势为更加智能化以及频率越来越高。

为提高镁合金阳极氧化膜的耐腐蚀性能,以氧化膜厚度作为评价指标,确定了最佳的电解液组成,并通过点滴试验、扫描电镜和动电位极化曲线等研究膜的表面形貌和耐腐蚀性能。结果表明,常温下,70g/l氢氧化钠,60g/l硼酸钠,60g/l硅酸钠,30g/l碳酸钠,t为20min,u为60v,脉冲频率200hz,经氧化处理膜层δ为16μm左右,表面平整,致密性好,结合力强,耐腐蚀性优异,氧化膜主要由mg、o、si三种元素组成。

在铝合金牺牲阳极表面镀覆了不同厚度的锌层,采用自放电方法分析了镀锌铝合金牺牲阳极的电化学性能,结果表明:镀锌层对电偶电流随时间的变化趋势影响不大,但一定厚度的锌层能使保护电流密度变化更趋平稳;镀锌阳极试样的阴极电位随时间变化总的趋势是先快速下降,而后趋于缓慢下降至稳定,镀锌层越厚阴极电位负移程度越大;镀锌阳极试样表面腐蚀较均匀。

在铝合金牺牲阳极表面镀覆了不同厚度的锌层,对镀锌阳极试样进行了极化曲线和电化学阻抗测试,并采用自放电法分析了镀锌阳极试样的电化学性能。极化曲线结果表明,镀锌阳极试样的腐蚀电位随锌层厚度增加逐渐正移;电化学阻抗谱表明,镀锌试样电化学活性增加;自放电试验结果表明,镀锌层对电偶电流随时间的变化趋势影响不大,但一定厚度的锌层能使保护电流密度变化更趋平稳;阴极保护电位随时间变化总的趋势是先快速下降,而后趋于缓慢下降至稳定,镀锌层越厚阴极电位负移程度越大。

通过正交试验筛选确定了al-zn-in-si牺牲阳极材料的最佳配比为zn5.5%,in0.020%,si0.11%,fe0.12%。并对其电化学性能进行研究。结果表明,al-5.5zn-0.02in-0.11si牺牲阳极材料的电化学性能指标包括开路电位、工作电位、实际电化学容量、电流效率、表面溶解形貌等,均达到或超过国家标准。

以50.0g/lnaoh+10.0g/lh3bo3+20.0g/lna2b4o7.10h2o为基础电解液,采用恒电位模式,研究了几种添加剂对az31镁合金阳极氧化膜性能的影响。采用扫描电镜、点滴实验和极化曲线分别对阳极氧化膜的表面形貌和耐蚀性能进行测试。结果表明:硅酸钠的最佳质量浓度为10.0g/l,柠檬酸钠的最佳质量浓度为7.5g/l,草酸钠的最佳质量浓度为0.2g/l。硅酸钠增强了火花放电的剧烈程度,柠檬酸钠减缓了火花放电,而添加草酸钠后为无火花放电。

在100g.l-1硼酸盐,50g.l-1铝酸盐,30g.l-1氢氧化物,恒压50v,阳极氧化时间10min的阳极氧化工艺中,制备ad91镁合金阳极氧化膜。研究热水封孔前后阳极氧化膜层的微观结构及耐腐蚀性能。通过扫描电镜(sem)和极化曲线分别研究了ad91镁合金阳极氧化膜的表面形貌和耐蚀性。结果表明:封孔温度在70℃,时间为10min时,氧化膜层均匀、致密,孔径明显减小;此时阳极氧化膜的耐蚀性也达到了最好。从极化曲线可以看出,腐蚀电位ecorr为-0.582v,腐蚀电流密度icorr为4.586μa.cm-2,极化电阻rp为12926.1ohm.cm-2。

为了提高al-zn-sn-bi合金牺牲阳极的电化学性能,通过不同方式添加ga和稀土元素ce,熔炼了al-zn-sn-bi(1号),al-zn-sn-bi-ce(2号),al-zn-sn-bi-ga(3号),al-zn-sn-bi-ga-ce(4号)4种阳极合金,分析了4种阳极合金在人造海水中的开路电位、电流效率、腐蚀均匀性、腐蚀产物黏附状态等电化学性能,并通过阳极合金的微观形貌及其在3.5%nacl溶液中的极化曲线、电化学阻抗谱分析了添加ga,ce对阳极合金电化学性能的作用机制。结果表明:同时添加ga和ce的al-zn-sn-ga-bi-ce电流效率达96.7%,综合电化学性能明显改善;al-zn-sn-bi和al-zn-sn-bi-ce合金阳极的活化机理可用rs[ccoxrcox(qr1)(l1rad1)(l2rad2)]等效电路表示,al-zn-sn-bi-ga和al-zn-sn-bi-ga-ce合金阳极的活化可用rs[qr1(c1rw1)(c2rw2)(lrad)]等效电路表示。

为了提高环保型阳极氧化膜的耐蚀性,以氨基乙酸为添加剂,制取镁合金阳极氧化膜。用扫描电子显微镜(sem)和金相显微镜(om)观察阳极氧化膜的表面及截面形貌,采用极化曲线(tafel)和电化学交流阻抗谱(eis)等电化学方法,检测和评价了镁合金阳极氧化膜的耐蚀性。结果表明:随着氨基乙酸浓度的升高,阳极氧化膜表面趋于平整,孔洞变小,膜表面微观形貌更加连续致密;与不添加氨基乙酸所形成的氧化膜相比,添加了氨基乙酸形成的阳极氧化膜的自腐蚀电位正移,自腐蚀电流变小;当氨基乙酸加入量为7.5g/l时氧化膜的耐蚀性最优,自腐蚀电流密度为1.18×10-7a/cm2。

为了提高镁合金的耐蚀性能,采用扫描电镜(sem)、电化学测试和盐雾试验等技术,对不同阳极氧化液中得到的镁合金az91d阳极氧化膜层的微观结构及其耐蚀性能进行了评价.所有工艺采用交流电源、氧化液无氟、铬和无磷,有利环境保护.先后对外加交流电压、na2sio3浓度、naalo2浓度,以及na2sio3和naalo2的协同作用对膜层腐蚀性能的影响规律进行了考察.结果表明,外加电压和氧化液组成对氧化膜的微观结构及其性能有着至关重要的影响.在碱性溶液中,naalo2和na2sio3的协同作用下,得到的阳极氧化膜的综合耐蚀性能优异,自腐蚀电流密度达到1.87×10-7a/cm2,耐中性盐雾大于500h(氧化膜未封孔).

采用edax、xrd、sem对阳极氧化膜的成分、结构和形貌进行研究,通过对三种变形镁合金阳极氧化试验的对比,找出合金元素al对阳极氧化各种指标的影响。

采用金相显微镜、x射线衍射及扫描电镜研究zn含量对mg-al-pb-zn系镁阳极材料显微组织、相结构及表面形貌的影响;通过恒电流法、动电位极化法、排水集气法等研究该镁合金的腐蚀行为和电化学性能。结果表明:随着zn质量的增加,合金晶粒愈加细小,形成细小的等轴晶;合金主要由α-mg基体及长棒状的β-mg17al12相、颗粒状的mgzn相和mg2pb相组成;zn的加入可以提高镁合金放电电压和电流效率,降低析氢率。由于镁合金的"负差数效应"使析氢率随电流密度的增大而增大,当电流密度为10ma/cm2时,电流效率最高,可达91%;腐蚀产物主要成分为mg(oh)2、al2o3、pbo2及mgal2o4,且疏松、易脱落,使得镁合金阳极的工作电极电位负而且稳定,可促进电池反应深入进行。

介绍了国内外技术文献有关土壤环境中镁合金牺牲阳极输出电流的计算公式,参考现场实际测试结果,对公式进行比较,讨论了在计算镁合金牺牲阳极输出电流时应注意的有关问题。

在由氨水、有机胺、na2sio3、na2b4o7和添加剂组成的电解液中,以恒电流方式对az91d镁合金进行阳极氧化处理,并研究了电解液各组分浓度对az91d镁合金阳极氧化膜层硬度的影响规律。结果表明,电解液各组分浓度对膜层硬度有不同程度的影响:有机胺具有抑制火花放电、提高膜层硬度和降低膜层粗糙度的作用;na2sio3是提高膜层硬度的主要成分;氨水、na2b4o7和添加剂对膜层硬度的影响较小。在该电解液体系下可以在镁合金表面沉积一层组织致密、显微硬度达400～500hv的氧化膜。