IJC 国际期刊的腐蚀 1687 - 9333 1687 - 9325 Hindawi出版公司 10.1155 / 2014/214705 214705年 研究文章 腐蚀行为的A356-10 Vol. %碳化硅复合材料由重力铸造和挤压铸造在H2所以4解决方案 Fattah-alhosseini 一个。 1 Ranjbaran M。 2 Vajdi瓦希德 年代。 2 Deflorian 弗拉维奥 1 材料工程系、工学院、Bu-Ali新浪大学哈马丹65178 - 38695 伊朗 basu.ac.ir 2 材料工程系、机械工程学院、Shahid Rajaee教师培训大学,德黑兰16785 - 136 伊朗 srttu.edu 2014年 7 7 2014年 2014年 17 02 2014年 18 06 2014年 18 06 2014年 8 7 2014年 2014年 版权©2014 A。Fattah-alhosseini et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

腐蚀行为的A356-10 vol. %碳化硅复合材料由重力铸造和挤压铸造是评估。为此,准备样品沉浸在H2所以4解决方案2小时。在开路电位。塔菲尔极化和电化学阻抗谱(EIS)进行了研究复合材料的耐蚀性。结果表明,复合材料的耐腐蚀性能,铸造的挤压铸造是高于重力铸造复合材料。扫描电子显微镜(SEM)的显微图清晰地显示,挤压铸造复合材料表现出良好的分散/基体界面相比,复合材料产生的重力铸造。

 1。介绍

A356铝合金是一种铸造合金组成的铝、硅和镁。它良好的机械特性和高延性,以及良好的铸造特点和高耐蚀性。合金广泛应用于各种机械、航空和国防工业。汽车工业中使用的合金是特别为了取代钢组件( 1]。

A356铝合金也被用作获取的基础增强颗粒与纤维复合材料与陶瓷碳化硅等2O3,ZrO2。( 2- - - - - - 4]。这些金属基复合材料(间)发现广泛使用在许多工程应用由于其良好的性能,如高强度、高硬度、良好的耐磨性,低热膨胀系数,和有竞争力的成本 5- - - - - - 11]。

颗粒增强间的主要缺点之一是强化对耐蚀性的影响。这是特别重要的在基于铝合金复合材料由保护性氧化膜的耐腐蚀性能。的强化阶段可能导致不连续或缺陷在保护膜,增加网站的腐蚀起始和呈现复合容易严重腐蚀攻击( 12]。的腐蚀行为研究的间质细胞在不同的积极环境中继续吸引大量关注,因为这些材料的一些重要应用。这些复合材料经常接触酸或碱在过程,如清洗、酸洗除锈。众所周知,铝及其合金表现出高腐蚀率的解决方案包含积极的阴离子或高度碱性解决方案( 13- - - - - - 15]。

因此,研究铝合金的腐蚀行为及其复合材料在酸性介质中至关重要。重力铸造法的主要缺点之一是孔隙度等缺陷的形成,将潜在的裂纹发起者在铸的服务操作组件。本研究的目的是弥补缺点。挤压铸造有更大的潜在创造更少的缺陷,铸造组件( 6]。因此,本文处理A356-10卷的腐蚀行为。%碳化硅复合材料由重力铸造和挤压铸造在H2所以4解决方案。

 2。实验程序 2.1。生产的复合材料

A356铝合金的化学成分表 1。为了准备复合材料,合金第一次融化和提高到700°C下电炉控制氩气氛。融化是维持在这个温度为2分钟。和碳化硅颗粒,纯度为99.9%和50 μ米大小,添加了而被激起了500 rpm。试验装置示意图如图 1。

A356铝合金的化学成分。

元素 如果 毫克 菲 铜 锰 锌 “透明国际” 艾尔
A356 / wt % 7.5 0.33 0.40 0.16 0.09 0.32 0.04 落下帷幕。

试验装置的示意图用于复合材料的生产。

评估和比较铸造技术在微观结构的影响以及复合材料的腐蚀行为,重力和挤压铸造分别进行。重力和挤压铸造的参数如表所示 2。此外,示意图的挤压铸造图所示 2。

重力和挤压铸造的工艺参数。

重力铸造 挤压铸造
模具预热温度(°C) 150 - 200 150 - 200
铸造温度(°C) 700年 700年
特定的压力铸造(MPa) - - - - - - One hundred.
充型速度(毫米/秒) 10 10
压力固定时间(年代) - - - - - - 10 - 15
的开始时间紧迫(s) - - - - - - 5 - 8

挤压铸造的流程示意图。

立方测试样本从铸棒和机械抛光研磨湿砂纸2000粒度各方。样品被嵌入在冷固化环氧树脂。所有测量之前,工作电极与丙酮脱脂,用蒸馏水冲洗,干燥的空气。

 2.2。媒介

充气酸性溶液与三个不同的浓度。成分是0.05,0.10,和0.50 M H2所以4,分别。所有的解决方案都是由分析品位97%的H2所以4和蒸馏水,进行测试 25 ± 1 ° C 。

 2.3。电化学测量

电化学测量都是在传统的三电极进行曝气条件下细胞。对电极是Pt板,所有潜力与Ag / AgCl饱和氯化钾。电化学测量是获得使用 μautolab稳压器/恒流器由一个合适的控制电脑。工作电极是电化学测量之前,沉浸在开路电位((OCP) 2 h稳态钝化膜。塔菲尔曲线记录通过偏振标本−250 mV cathodically + 250 mV anodically关于的扫描速率(OCP 1 mV s−1。EIS技术的一个小振幅的交流信号10 mV峰和频谱从100 kHz到10 mHz时的印象(OCP使用尼奎斯特图和阻抗数据进行了分析。极化电阻从半圆的直径在奈奎斯特图。对于EIS数据建模和曲线拟合方法,NOVA软件使用。

 2.4。扫描电镜

复合样品的表面形态沉浸在H2所以4未腐蚀的的解决方案相比,通过记录使用没有表面的SEM照片,ais - 2100模型分析扫描电子显微镜。

 3所示。结果与讨论 3.1。微观结构

表面的SEM照片的重力和挤压铸造复合材料数据所示 3和 4。从数据看 3(一个)和 4(一)、扫描电镜检查重力铸造复合证明重要的孔隙度在整个标本和频繁的集群的SiC颗粒在这些毛孔。重力铸造复合材料的孔隙含量明显高于挤压铸造复合(数字 3 (b)和 4 (b))。在凝固过程中,异步复合材料收缩的阶段由于巨大的热性质的差异。所以松动和缩孔将带来铸的样品( 6]。

扫描电镜显微照片显示表面重力(a)和(b)挤压铸造复合材料前沉浸在H2所以4解决方案。

相对高放大倍数的SEM显微照片显示表面重力(a)和(b)挤压铸造复合材料前沉浸在H2所以4解决方案。

一般来说,重力铸造缺陷可以减少挤压铸造。新的铸造技术意味着结晶,凝固和塑性变形在高的压力下,将强制喂食和压实。打孔钳住之前,融化形成了寒意壳。当凸模接触熔化时,整个熔融复合封闭在死去。然后凝固壳变形和饲料可塑性( 6, 17]。巩固地区的同时,融化在前面将挤进差距由于收缩在高压(100 MPa)。

 3.2。塔菲尔极化测量

图 5说明了塔菲尔极化曲线记录的重力和挤压铸造复合材料在H2所以4用不同浓度的解决方案。腐蚀电位等电化学参数( E 相关系数 )和腐蚀电流密度( 我 相关系数 在不同浓度的H2所以4总结了复合材料表中 3。从数据看,腐蚀电流密度( 我 相关系数 H)增加而增加2所以4浓度对复合材料。从图也很明显 4和数据表 3这一 E 相关系数 在负电位值转移方向的浓度的增加H2所以4(0.05除外)。复合材料的趋势是相似的。减少腐蚀电位( E 相关系数 )值表示被动的损失由于变薄的主要通过化学溶解氧化层。

塔菲尔极化腐蚀行为的研究结果A356-10 vol. %碳化硅复合材料由重力铸造和挤压铸造在H2所以4解决方案。

H2所以4解决方案 铸型 E 相关系数 (V) 我 相关系数 (一个厘米−2)
0.05米 重力 −0.615 4.5×10−5
挤压 −0.645 2.1×10−5
0.10米 重力 −0.550 7.1×10−5
挤压 −0.560 2.8×10−5
0.50米 重力 −0.565 1.2×10−4
挤压 −0.570 3.9×10−5

塔菲尔块A356-10卷。%碳化硅复合材料由重力铸造和挤压铸造(a) 0.05米,0.10米(b)和(c) 0.50 H2所以4解决方案。

酸性腐蚀的铝是铝的溶解,形成氢氧化铝的部分阳极反应的氧/减少水和氢的形成泡沫部分阴极反应,按照下列方程( 18]: (1) 艾尔 = 一个 l 3 + + 3 e - - - - - - (2) 一个 l 3 + + 3 H 2 O = 艾尔 ( 哦 ) 3 + 3 e - - - - - - (3) 2 H + + 2 e - - - - - - = H 2 (4) O 2 + 2 H 2 O + 4 e - - - - - - = 4 O H - - - - - -

电影解散也可以被视为一个纯粹的化学反应。因此,当铝浸在水解决方案,形成了氢氧化膜通过合并和离子扩散到膜发生。然而,与此同时,溶解在电影/溶液界面也发生。换句话说,电影的形成和解散的动态平衡。此外,离子溶液中可以参与溶解反应通过暂时的复合物的形成 18]。

表面的SEM显微图重力和挤压铸造复合材料后,沉浸在0.10 H2所以4解决方案2 h图 6。很明显,重力铸造复合似乎经历了比挤压铸造复合材料腐蚀。这可以归因于重力铸造法生产的高孔隙度的内容(数据 3 (b)和 4 (b))。

扫描电镜显微照片显示表面重力(a)和(b)沉浸在0.10 H后挤压铸造复合材料2所以4解决方案2 h。

 3.3。EIS测量

尼奎斯特图腐蚀的重力和挤压铸造复合材料在H2所以4不同浓度的解决方案在图 7。从图可以看出 7阻抗图显示,半圆形,这表明腐蚀过程主要是电荷转移控制。的一般形状对复合材料在H曲线是相同的2所以4不同浓度的解决方案,一个大电容在更高频率和一个小电感回路循环中间频率,其次是第二个电容回路以较低的频率值。类似的情节已经在文献中报道的腐蚀铝合金在酸性溶液 19]。

尼奎斯特块A356-10卷。%碳化硅复合材料由重力铸造和挤压铸造(a) 0.05米,0.10米(b)和(c) 0.50 H2所以4解决方案。

高频电容循环可以分配给腐蚀过程的电荷转移和氧化层的形成。被认为是致密的氧化膜电阻的并联电路由于氧化膜的离子传导和电容器由于其介电性能。根据布雷特,相对应的电容循环界面反应,特别是铝氧化的反应在金属/氧化物/电解质界面。这个过程包括基地的形成+离子在金属/氧化物界面及其迁移通过氧化/溶液界面氧化的地方3 +。在氧化/溶液界面,哦−离子也形成了。感应圈在中间频率可能是由于氧化层的弛豫过程,目前在金属表面吸附的中间物种OH-Ads。第二个电容循环观察到低频可以分配给金属溶解( 14]。

使用等效电路阻抗数据进行了分析,初步模型的物理过程发生metal-electrolyte接口。在图中描述的等效电路 8( 16)是用来模拟测量阻抗A356-10卷上的数据。%碳化硅复合材料由重力铸造和挤压铸造在H2所以4解决方案。

的等效电路模型实验EIS数据( 16]。

已经表示,铝溶解成碱性溶液通过逐步增加表面羟基的物种,并在Al (OH)的化学溶解3在表面氧化膜的存在。在图中描述的等效电路 8是用来描述A356-10卷的阻抗谱。% H碳化硅复合材料2所以4解决方案,因为铝溶解在酸性溶液1 - 4)(根据反应是类似于铝溶解在碱性溶液。这个等效电路被报告为优秀,为了模型6061 / Al-15卷的腐蚀行为。% SiC复合在氢氧化钠溶液( 14]。

这等效电路是由一个感应电流的阻抗双平行层固定相的元素, 问 戴斯。莱纳姆: 。感应电流的阻抗由 R ct ( = R 1 + R 2 ) 指示在金属/氧化膜的电荷转移电阻接口, l 产生中断的阳极溶解铝的表面电荷积聚, R f 作为抵抗氧化膜的电荷传输 C f 由于表面氧化膜的介电性能。的 R 年代 组件的电路是一个解阻力值在实际阻抗高频拦截轴( 16]。这个等效电路提供了很好的拟合如图 9。

的拟合结果A356-10卷。%碳化硅复合材料由重力铸造和挤压铸造(a) 0.05米,0.10米(b)和(c) 0.50 H2所以4解决方案使用等效电路,如图 8。

电化学阻抗谱的参数A356-10卷。%碳化硅复合材料由重力铸造和挤压铸造浓度的函数图所示 10。随着浓度的增加,电荷转移电阻, R ct 氧化膜电阻, R f 氧化膜电容, C f ,减少的复合材料。由于氧化膜电容, C f 由于氧化膜的介电性能,膜厚度相关, d 介电常数, ɛ 氧化膜,它可以表示为 20.] (5) C f = ε ε 0 d , 在哪里 ɛ= 8.85×10−12F−1米−1是真空的介电常数;减少氧化膜电容表明氧化膜厚度的增加。因为氧化膜电容的减少意味着氧化膜厚度的增加( 5),这表明,尽管氧化膜阻力减小,增加它的厚度。

的变化(一) R ct ,(b) R f ,(c) C f 与浓度A356-10卷。%碳化硅复合材料由重力铸造和挤压铸造在H2所以4解决方案。

 4所示。结论

基于A356-10卷的腐蚀行为的系统研究。%碳化硅复合材料在不同浓度的H2所以4通过电化学方法的解决方案,以下的结论。

的SEM显微图A356-10卷。%碳化硅复合材料显示,挤压铸造复合展品良好的分散/基体界面相比,重力产生的复合过程。

在挤压铸造,数量有限的界面中可观察到孔隙组合相比,重力铸造技术。

塔菲尔极化和EIS A356-10卷的腐蚀行为的研究。%碳化硅复合材料表明,耐腐蚀复合铸造的挤压铸造高于选择腐蚀复合材料由重力铸造的媒体。

此外,塔菲尔极化和EIS研究表明,复合材料的腐蚀电流密度随着浓度的增加而增加的H2所以4。

EIS研究表明,随着浓度的增加,电荷转移电阻、氧化膜电阻、复合材料和氧化膜电容减少。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

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