电化学腐蚀行为的调查热处理al - 6 - si - 0.5毫克x铜(x= 0、0.5、1、2和4 wt %)合金

文摘

热处理的腐蚀行为al - 6 - si - 0.5毫克x铜(1、2和4 wt %)合金0.1氯化钠溶液中研究了使用potentiodynamic极化和电化学阻抗谱(EIS)技术。potentiodynamic极化曲线表明,2 wt %铜(Alloy-4)和4 wt %铜合金(Alloy-5)内容更容易比其他合金腐蚀调查。但EIS测试结果表明,电荷转移电阻()增加而增加铜内容al - 6 - si - 0.5毫克。最大电荷转移电阻()据报道的2 wt %铜和最小值是4 wt %铜内容al - 6 - si - 0.5镁合金。由于铜的添加到al - si - 0.5 - 6 -镁合金,开路电位的大小((OCP),腐蚀电位()和点状腐蚀电位()在氯化钠溶液转移到更高尚的方向。

1。介绍

铝及其合金被认为是高度耐腐蚀的大多数服务条件下(1]。各种等级的纯铝是最耐,紧随其后的是Al-Mg和Al-Mn合金。下一个订单Al-Mg-Si然后铝硅合金。包含铜的合金是最耐腐蚀;但这可以改善涂层的含铜合金薄层的高纯铝,从而获得一个三层的金属,镀铝。这包层作为机械盾也由牺牲自己保护材料(2]。当铝表面暴露在大气中,一层无形的氧化物(Al₂O₃)皮肤形式,保护金属免受腐蚀在许多环境中(1]。这部电影保护金属免受进一步氧化,除非这涂层被破坏;材料是完全防止腐蚀(3,4]。合金的成分和热处理易感性的重要合金腐蚀(5,6]。

多年来,许多研究已经进行了评估铜的影响内容和第二阶段金属间化合物颗粒的分布在铝合金的腐蚀行为。铜分布的微观结构影响局部腐蚀的敏感性。点状腐蚀通常发生在附近的基体铜包含与基体金属间化合物颗粒由于电交互。晶间腐蚀(IGC)通常被认为是与铜包含晶界沉淀,沉淀自由贸易区(PFZ)沿着晶界7- - - - - -9]。在热处理Al-Si-Mg系列合金(铜),发现对局部腐蚀(点蚀和/或晶间(IGC))和攻击的范围主要是控制的类型、数量和分布的沉淀形成的合金在热或热机的治疗期间执行生产流程(10- - - - - -14]。

取决于合金的成分和热处理工艺参数,这些沉淀形成晶界,或批量以及晶界。的几个作者,热处理形成的沉淀在Al-Si-Mg包含铜的合金θ(艾尔₂铜)、Q-phase (Al₄毫克₈如果₇铜₂),β步(毫克₂Si),和免费的如果如果合金中硅含量超过了Mg₂如果化学计量学(15- - - - - -18]。

了解腐蚀行为,不同的含铜(0.5、1、2和4 wt %) al - 6 - si - 0.5毫克合金进行了测试使用电化学方法在0.1 M氯化钠溶液。合金的腐蚀表面接触后被检查使用扫描电子显微镜(SEM)更好地理解腐蚀机制。

2。材料和方法

2.1。材料准备

al - 6 - si - 0.5毫克xcu (,1、2和4 wt %)合金是由融化al - 7 - si - 0.3毫克(A356合金和添加铜融化。融化的操作是在一个燃气clay-graphite坩埚炉和合金永久钢模。合金凝固后,矩形样本(30毫米×10毫米×5毫米)被削减。样本单一化(24小时500°C)和solutionized 2小时(540°C)最后人为年龄为1小时(225°C)。热处理后的矩形样本(30毫米×10毫米×5毫米)准备金相的观察和最后进行电化学测试。去离子水和分析试剂级氯化钠(氯化钠)用于0.1解决方案的准备。所有测量在室温下进行。

2.2。电化学测量

2.2.1。Potentiodynamic极化测量

计算机控制的Gamry框架TM系列G和300 G 750稳压器/恒流器/ ZRA用于电化学测量。potentiodynamic极化研究细胞(图中配置1),使用三电极组装饱和甘汞参比电极,铂对电极和样品作为工作电极以优惠券的形式暴露面积0.50厘米²或10毫米×5毫米。只有一个10毫米×5毫米表面积被暴露在测试解决方案和其他表面满是聚四氟乙烯磁带,允许建立稳态开路电位((OCP)。潜在的范围选择−1 + 1 V和测量的扫描速率是由0.50 mV / s。100年代第一次申请实现稳态(OCP和潜在−1 V + 1 V浸泡时间约为67分钟。腐蚀电流(,衡量Butler-Volmer方程),腐蚀电位()、点状腐蚀电位(),腐蚀速率(mpy)计算从塔菲尔曲线。试验在室温下进行的解决方案包含0.1氯化钠的固定和中性pH值。没有激动人心的应用和实验进行了在一个封闭的细胞。腐蚀样品在蒸馏水清洗和扫描电子显微镜下检查。

2.2.2。电化学阻抗测量

如potentiodynamic极化测试,三电极电池安排也用于电化学阻抗测量。矩形样本(10毫米×5毫米)与铜线和作为工作电极阻抗测量。EIS进行了测试在0.1 M氯化钠溶液在室温下100千赫至0.2赫兹的频率范围使用5 mV幅度正弦电压。10毫米×5毫米样品表面沉浸在0.1 M氯化钠溶液(腐蚀介质)。所有的测量都在开路电位((OCP)执行。测试细胞保持在室温和氯化钠的解决方案是定期刷新在整个测试周期。阻抗谱收集,实验结果被安装在一个等效电路(EC)使用Echem分析师数据分析软件。溶液电阻()、极化电阻或电荷转移电阻()和双层电容()的热治疗合金测定。

3所示。结果与讨论

3.1。阻抗测量

表1显示了电化学阻抗谱(EIS)从电化学测试结果。

(OCP和时间的行为。大波动的开路电位峰值年龄在al - 6 - si - 0.5毫克x铜合金在0.1 M氯化钠溶液(表1在100年代的时候暴露)。后来(OCP波动降低,达到稳定状态。稳态(OCP铜合金(Alloy-1)自由−0.8454 V和最负电位(OCP相比其他铜合金内容的价值。发生积极的转变(OCP al - 6 - si - 0.5 - 0.5毫克合金包含4 wt %铜表明anodically控制反应的存在。(OCP值主要取决于合金的化学成分。

获得的数据建模和最好的等效电路拟合结果如图2。Rs代表电解质的欧姆电阻。和电荷转移电阻、双电层电容,分别对应的感应电流的过程中合金/媒体接口。图3显示的奈奎斯特图al - 6 - si - 0.5毫克x铜合金在0.1 M氯化钠溶液。奈奎斯特曲线与建议等效电路模型为不同的铜含量如图0.1 M氯化钠的解决方案3。在奈奎斯特图中,阻抗的虚分量()对实部()的形式获得capacitive-resistive半圆为每个样本。

的溶液电阻合金从40到51Ω,不等值的合金非常相似。所以有微不足道的变化合金在EIS测试的值。阻抗测量表明,在0.1 M氯化钠溶液,增加铜在al - 6 - si - 0.5毫克合金提高了电荷转移电阻。铜自由al - si - 0.5 - 6 -镁合金(Alloy-1),电荷转移电阻()值在0.1 M氯化钠kΩ解决方案是15.57,这是增加到28.33 kΩ添加2 wt %铜的al - si - 0.5 - 6 -镁合金(Alloy-4)。这些增加的电荷转移电阻的增加与铜合金的耐腐蚀性能。al - si - 0.5 - 6 -镁合金显示最多电荷转移电阻2 wt %铜。进一步增加铜(4 Alloy-5 wt %)的耐腐蚀性能下降会导致剧烈的al - si - 0.5 - 6 -镁合金由于overalloying和过度金属间化合物颗粒。al - 6 - si - 0.5 - mg - 4 -铜合金(Alloy-5)显示最低的电荷转移电阻(6.435 kΩ)研究了合金之一。双层电容(铜的免费al - si - 0.5 - 6 -镁合金(Alloy-1)是1.259μF,研究合金之间的最小值,它增加铜的添加和Alloy-3的最大发现。

3.2。Potentiodynamic极化测量

表2显示了potentiodynamic极化测试从电化学测试结果。

Potentiodynamic极化曲线的al - 6 - si - 0.5毫克铜合金在0.1 M氯化钠溶液在图所示4。阳极电流密度的al - 6 - si - 0.5毫克铜与铜合金下降。这个衰减放缓是由于阳极反应的al - 6 - si - 0.5毫克由于铜和铜合金microgalvanic细胞造成的α铝的矩阵。不同的金属间化合物的化合物,比如毫克₂如果,艾尔。₂铜、等等,可以形成microgalvanic细胞因为金属互化物和之间的腐蚀电位的差异α铝的矩阵。电化学参数(,,和腐蚀速率)获得potentiodynamic极化曲线被展示在表2。腐蚀电位()值的增加而增加,铜内容al - 6 - si - 0.5镁合金。在铜自由al - si - 0.5 - 6 -镁合金(Alloy-1),腐蚀电位−764 mV,最高的负电位研究合金之一。随着铜、合金的腐蚀电位转向更积极的价值观和4 wt %铜合金(Alloy-4)最低的潜力(−583 mV)在这些合金。让潜在的合金根据腐蚀电位也将更积极的价值观。蚀电位变化从480 mV−−353 mV。的铜的价值自由al - si - 0.5 - 6 -镁合金(Alloy-1)是6.3μ一个/厘米²和腐蚀速率为5.287 mpy。电流密度()值降低为0.5和1 wt %铜合金(Alloy-2 = 5.640的内容μ一个/厘米²和Alloy-3 = 2.950μ一个/厘米²)。和相应的腐蚀速率降低对这些合金(Alloy-2 = 4.732 mpy Alloy-3 = 2.474 mpy)。但在2和4 wt %铜含量合金(Alloy-4和Alloy-5)电流密度(20.30μ一个/厘米²和16.30μ一个/厘米²)极大地增加,对应腐蚀速率(17.05 mpy和13.65 mpy)也增加了。

3.3。显微结构的调查

选择as-corroded样品用扫描电镜的微观结构表明明显坑表明样品遭受点状腐蚀攻击。证据显示暴露面局部腐蚀在金属间化合物的位置由矩阵的溶解引起的。所有的样品有腐蚀产物的证据审查。可证明的,坑是由金属间化合物形成的辍学从表面由于解散周围的矩阵。然而,也有可能坑是由选择性溶解的金属间化合物/或颗粒沉淀的第二个阶段。因此,形式的腐蚀研究al - 6 - si - 0.5毫克x铜合金略有制服,主要作为扫描电镜获得的点蚀。

样本的特征是SEM potentiodynamic极化测试后。高峰年龄免费铜合金(Alloy-1)在其表面表现出坑,这显然有核随机。相反,合金表现出的暴露面腐蚀产品,外表覆盖后的表面极化。4 wt %铜含量高峰年龄Alloy-5更容易受到点状腐蚀比其他合金(Alloy-4除外)。数据5- - - - - -8清楚地揭示坑密度Alloy-5更比铜合金(Alloy-1)自由和1 wt % Alloy-3铜内容。在数据5和8,似乎有统一的表面凹坑的形成是高度相比,在Alloy-3更深。

4所示。结论

(1)从EIS测试合金的价值作为阻抗参数显示了最大值2 wt %铜。进一步增加铜的电荷转移电阻引起剧烈的下降Alloy-5因为overalloying多余的金属间化合物阶段。(2)从线性极化和塔菲尔外推图,和腐蚀速率(mpy)降低铜含量的增加与1 wt %。进一步增加铜(2和4 wt %)价值观和研究合金的腐蚀速率较高。(3)因此,形式的腐蚀研究al - 6 - si - 0.5毫克x铜合金作为从SEM研究获得均匀的点状腐蚀坑的观察。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

承认

作者感谢试验工厂和过程开发中心(PP & PDC), BCSIR,达卡,孟加拉国、提供设施进行电化学测试。

引用

1. m·g·丰塔纳和n·d·格林腐蚀工程,麦格劳-希尔书,纽约,纽约,美国,1987年。
2. e . c . Rollason冶金工程师理查德•克莱和公司邦吉,英国,1964年。
3. s . h·阿夫纳物理冶金学概论麦格劳-希尔,伦敦,英国,第二版,1974年版。
4. 通用Scamans、j·a·亨特和n . j . h·霍尔德“腐蚀铝的新方法,”第八届国际轻金属大会学报》上Leoban,页699 - 705年,维也纳,奥地利,1989年。视图:谷歌学术搜索
5. m . Czechowski”效应的阳极极化一些铝合金的应力腐蚀开裂,”材料科学的进步,7卷,不。11日,13-20,2007页。视图:谷歌学术搜索
6. m . Abdulwahab中情局Madugu, s . a .雅鲁和a . p . i Popoola”降解行为的高铬sodium-modified A356.0-type Al-Si-Mg合金在模拟海水环境中,“矿物和材料特性和工程杂志》上,10卷,不。6,535 - 551年,2011页。视图:谷歌学术搜索
7. m·j·罗宾逊,“数学建模层蚀的高强度铝合金,”腐蚀科学,22卷,不。8,775 - 790年,1982页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. 公元前c . s .屋。m . c·卡罗尔,皮特,t·雷诺兹和r·g·布赫海特”力量、腐蚀和环境辅助7075 - t6搅拌摩擦焊缝开裂,”材料科学论坛,卷396,不。3、1677 - 1684年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. t . Ramgopal p i Gouma g·s·弗兰克尔,“晶粒间的作用沉淀和solute-depleted区7150铝合金的晶间腐蚀,”腐蚀,卷。58岁的没有。8,687 - 697年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. g . Svenningsen m·h·拉森j . h . Nordlien和k . Nisancioglu“高温热处理对晶间腐蚀的影响AlMgSi合金(铜)模型,”腐蚀科学,48卷,不。1,第272 - 258页,2006。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. g . Svenningsen m·h·拉森j . c . Walmsley j . h . Nordlien和k . Nisancioglu“人工时效对晶间腐蚀的影响挤压AlMgSi合金小铜内容,“腐蚀科学,48卷,不。6,1528 - 1543年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. g . Svenningsen m·h·拉森j . h . Nordlien和k . Nisancioglu“热机的历史对晶间腐蚀的影响,挤压AlMgSi合金(铜)模型,”腐蚀科学,48卷,不。12日,第3987 - 3969页,2006年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. g . Svenningsen j . e . Lein a . Bjørgum j . h . Nordlien y,和k . Nisancioglu”低铜含量的影响及热处理AlMgSi合金的晶间腐蚀模型,”腐蚀科学,48卷,不。1,第242 - 226页,2006。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. m·h·拉森j . c . Walmsley o .隆德和k . Nisancioglu”低铜含量的意义在晶界纳米结构及晶间腐蚀AIMgSi合金(铜)模型,”材料科学论坛卷,519 - 521。1,第672 - 667页,2006。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. h·詹j·m·c·摩尔f . Hannour l .壮族h . Terryn和j·h·w·德智慧,“铜含量对晶间腐蚀的影响模型AlMgSi合金(铜),“材料和腐蚀卷,59号8,670 - 675年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. m·h·拉森j . c . Walmsley o·隆德,r·h·Mathiesen和k . Nisancioglu晶间腐蚀的铜AA6xxxAlMgSi铝合金。”电化学学会》杂志上,卷155,不。11日,C550-C556, 2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. m·h·拉森j . c . Walmsley o .隆德和k . Nisancioglu”效应过剩的硅和小铜含量在6000 -系列铝合金的晶间腐蚀,”电化学学会》杂志上,卷157,不。2,C61-C68, 2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. 佐尔,m . Zeren h . Ozkazanc, e . Karakulak“铜含量对铝硅共晶合金在酸性腐蚀的解决方案,“防腐方法和材料卷,57号4、185 - 191年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

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