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铝合金牺牲阳极由于具有驱动电位高、理论电容量大、电流效率高、资源丰富、成本低廉等优点在防腐工程中得到了广泛应用。其中Al-Zn-In-Mg-Ti系合金具有无污染、腐蚀产物易脱落、腐蚀均匀等优点,但是其电化学性能还可以进一步提高。
本文考察了Al-Zn-In-Mg-Ti合金中Mg和Ti元素的作用;并以 Al-Zn-In-Mg-Ti合金为基础,分别添加一定量的RE、Si、Mn元素熔炼了新的合金并对合金进行了热处理;研究了合金元素和热处理对合金在人造海水中的工作电位、腐蚀形貌和电流效率等电化学性能的影响;通过极化和电化学阻抗方法研究了合金在3%NaCl溶液中的电化学性能;探讨了合金在腐蚀初期的溶解机理。利用扫描电镜与能谱(SEM/EDX) 、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)等对合金的显微组织进行了分析,并对合金中第二相的作用进行了探讨。
试验结果表明:Al-Zn-In-Mg-Ti合金中Mg和Ti元素通过降低和稳定合金电位优化合金性能;适当含量的RE、Si、Mn可以提高合金电化学性能;其中Al-Zn-In-Mg-Ti-RE合金铸态时性能较好;Al-Zn-In-Mg-Ti-Si合金保温后炉冷性能较好;Al-Zn-In-Mg-Ti-Mn合金当Mn含量较低时铸态性能较好,Mn含量较高时固溶后性能较好;Al-Zn-In-Mg-Ti合金在腐蚀初期,先在电位较低部位形成部分微小腐蚀孔,这些小孔优先腐蚀并逐渐变大,腐蚀中间产物在合金表面通过沉积、溶解、再沉积活化合金;等效电路RS(C1(C2Rt)(QR)(L1Rad1)(L2Rad2)(L3Rad3))能够较好地拟合Al-Zn-In-Mg-Ti系合金在3%NaCl溶液中腐蚀的EIS图谱,基本反映了该合金的电化学腐蚀过程;合金组织越均匀,表面溶解越均匀;合金中第二相优先溶解,具有大小均匀、形态规则、数量适中的第二相粒子的铝阳极表现出较好的综合性能。
通过对新型Al-Zn-In-Mg-Ti系合金合金的制备和性能研究,开发出了新型的高性能牺牲阳极材料,其性能优于目前广泛应用的Al-Zn-In-Mg-Ti合金,为高效牺牲阳极材料的成熟应用提供了参考依据。