- 公司動(dòng)態(tài)
- 新聞公告
-
大連東輕金屬材料有限公司
郵箱: 2853328083@qq.com
手機: 15841141692
電話(huà): 15841141692
地址: 遼寧省大連市金州區振鵬工業(yè)區73號(津成線(xiàn)纜3樓)
鎂含量對鋁陽(yáng)極材料組織和電化學(xué)性能的影響 船用鋁板
發(fā)布時(shí)間:2022-05-26
摘要:運用合金相電化學(xué)原理,向鋁中添加合金元素鎂,制備成Al-Mg二元合金,試驗研究了鎂含量對鋁合金陽(yáng)極材料組織與電化學(xué)性能的影響。結果表明,合金中Mg5Al8相隨鎂含量增加而增加且分布均勻。組織組成物的陽(yáng)極性能良好,在濃度為3.5%的NaCl介質(zhì)中,當w(Mg)從1%提高至30%時(shí),進(jìn)入穩定狀態(tài)的開(kāi)路電位從-0.79 V負移至-1.18 V,陽(yáng)極極化率亦降低。
關(guān)鍵詞:鋁-鎂合金;犧牲陽(yáng)極;陽(yáng)極相;電化學(xué)性能
鋁陽(yáng)極具有理論發(fā)生電量大,資源豐富,制造工藝較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),在理論上是一種很好的犧牲陽(yáng)極材料。但是鋁陽(yáng)極在使用中存在易鈍化,電流效率不高等問(wèn)題[1]。目前改善鋁基陽(yáng)極使用性能的有效途徑是向純鋁中添加活化元素。添加的主要合金元素有Zn、In、Cd、Sn、Mg、Bi、Hg等。但是有些合金元素,如Cd、Hg會(huì )污染環(huán)境。所以選擇合適的添加元素成為目前國內外鋁陽(yáng)極的研究重點(diǎn)之一[2-4]。Al-Zn-In系陽(yáng)極是研究較為活躍的鋁陽(yáng)極,在此基礎上再添加其他合金元素如Si、Sn、Mg等,還相繼開(kāi)發(fā)出了一系列的陽(yáng)極材料[5-8]。Mg的加入量一般為w(Mg)≤2%[9-11],關(guān)于Mg元素對鋁陽(yáng)極活化作用的研究方面的報道較少。
本文依據合金相電化學(xué)原理[12],向易于在表面產(chǎn)生氧化膜而鈍化的純鋁(ESEC=-0.78 V)中添加易于活化溶解的Mg元素(ESCE=-l.5 V),試驗研究了隨Mg含量增加,合金的組織狀態(tài)、開(kāi)路電位以及極化率的變化,以考察Al-Mg合金中α(Al)固溶體和金屬間化合物Mg5Al8相在介質(zhì)中的電比學(xué)行為。
1 試驗方法
1.1 鋁合金熔煉
試驗原料采用工業(yè)高純鋁l A85和l號純鎂。1號至5號試樣分別為(元素符號前數字為該元素的質(zhì)量分數):Al-1Mg,Al-5Mg,Al-10Mg,Al-20Mg,Al-30Mg。按質(zhì)量分數稱(chēng)取合金元素,將鋁錠置入坩堝,放入電阻爐中,在760℃下完全熔化后,加入鎂錠,并且迅速在熔體表面均勻撒上阻燃覆蓋劑。待Mg完全熔化后,攪拌均勻,用ZnCl2精煉,澆鑄成Φ20mm×120mm的鑄錠,自然冷卻。
l.2 顯微組織分析
采用光學(xué)顯微鏡觀(guān)察組織。
1.3 開(kāi)路電位的測量
試樣尺寸為Φ20mm×10mm,在其一端面鉆孔,引出銅線(xiàn)。另一端面經(jīng)240#、360#、500#、800#水砂紙逐級打磨平整光滑后,用丙酮除油,留出100mm2的工作面積。試樣其他部分用石蠟涂封。測量裝置采用的是三電極測量體系,輔助電極為Pt電極,參比電極為飽和甘汞電極。試驗介質(zhì)為NaCl溶液,C(NaCl)=3.5%。
1.4 陽(yáng)極極化曲線(xiàn)的測量
采用北京中腐公司PS-268A型電化學(xué)測量系統。待試樣開(kāi)路電位穩定后,動(dòng)電位掃描法測量極化曲線(xiàn)。電極面積設置為100 mm2,掃描速度為10mV/min,掃描區間Ek在-20mV~-500 mV。
2 試驗結果與分析
2.1 顯微組織
鎂在鋁中的溶解度很大,由Al-Mg二元狀態(tài)圖[13]可以看出,在共晶溫度時(shí),較大溶解度為17.4%。在450℃時(shí)w(Mg)=35.0%處,發(fā)生共晶反應:L=α(Al)十β(Mg5Al8)。當Mg含量較高時(shí),其室溫下的組織特征為α(Al)相和β(Mg5Al8)相共晶。圖1為1號~5號試樣的金相照片。從圖中可以看出在α固溶體上彌散分布著(zhù)第二相β,第二相或呈粒狀,或呈枝杈狀。隨著(zhù)Mg含量的增加,第二相的數量和面積也大幅度地增加,相與相之間的間隔減小,特別是當w(Mg)≥20%時(shí),第二相分布更為密集。由于金屬間化合物呈脆性,當β(Mg5Al8)相單一且均勻分布于鋁基體中時(shí),是一種較理想的組織狀態(tài),否則鑄錠易脆裂,而且對鋁陽(yáng)極材料的使用性能有不利影響。
圖1 Al-Mg陽(yáng)極材料微觀(guān)組織金相照片
2.2開(kāi)路電位的測量
圖2為室溫下各試樣在NaCl溶液中的開(kāi)路電位。由圖中可以看出,隨著(zhù)Mg含量的增加,合金的開(kāi)路電位逐漸負移。w(Mg)=30%的5號試樣的開(kāi)路點(diǎn)位可達到-1.180V。目前我國使用的鋁合金陽(yáng)極材料的開(kāi)路電位要求在-1.18 VSCE~-1.10VSCE[14]之間。當Mg含量較高時(shí)已使鋁陽(yáng)極的開(kāi)路電位達到這一范圍。鋁-鎂合金中形成的Mg5Al8相具有陽(yáng)極特性,ESCE為-1.24V[15]。當鋁基體中Mg量較高時(shí),Mg5Al8相的面積增大,同時(shí)含Mg元素的α(Al)固溶體的電位也負移,從而使陽(yáng)極電位負移,表明合金元素Mg對鋁陽(yáng)極具有較好的活化作用。
圖2 不同鎂含量試樣的開(kāi)路電位
2.3 開(kāi)路電位的穩定性
高M(jìn)g鋁陽(yáng)極在NaCl溶液中的電位穩定性試驗結果如圖3所示,5號試樣在介質(zhì)中的電位穩定至-1.l80V后,經(jīng)過(guò)長(cháng)達50h的測定,其變化甚微。究其原因是當w(Mg)(0.6%時(shí),材料表面形成的氧化膜結構是MgO固溶于A(yíng)l2O3中,易于鈍化。當w(Mg)=1.0%~1.5%,氧化膜則由鋁和鎂的氧化物混合組成,致密性變差。Mg含量愈高,氧化膜的致密性愈差,致使陽(yáng)極材料表面不易鈍化,從而也表明,Mg含量較高時(shí),使鋁陽(yáng)極得到活化。
圖3 室溫下Al-30Mg試樣的開(kāi)路電位隨時(shí)間的變化
2.4 陽(yáng)極極化曲線(xiàn)的測量
圖4為各試樣的極化曲線(xiàn)。從圖4中可以看出隨著(zhù)Mg含貰的增加,陽(yáng)極材料的起始電位負移。隨著(zhù)電位的升高,各陽(yáng)極的電流密度急劇增大,進(jìn)入活化狀態(tài),而且4#和5#試樣的曲線(xiàn)較為平緩,活化區域較長(cháng),合金的極化率較低,表明Mg元素含量較大時(shí),對鋁陽(yáng)極具有良好的活化作用。當w(Mg)=10%時(shí),極化率較大,在電流很小時(shí)就鈍化。Al-10Mg和Al-5Mg的活化區域很短,而且電位波動(dòng)很大。隨著(zhù)電位的不斷升高,各陽(yáng)極試樣進(jìn)入鈍化區。在鈍化區域內Al-10Mg的維鈍電流密度較小,Al-5Mg次之,可以視為此時(shí)合金形成了較為穩定的膜層。Al-30Mg的維鈍電流密度較大,較之Al-10Mg和Al-5Mg,Al-30Mg不易鈍化,性能較好。由此證明當w(Mg)=10%后,對于鋁陽(yáng)極具有活化效果。
圖4 室溫下Al-Mg系合金在3.5%NaCl溶液中的極化曲線(xiàn)
Al-20Mg和Al-30Mg在進(jìn)入鈍化區時(shí)出現了拐點(diǎn),反映了這兩個(gè)試樣的活性溶解不夠均勻。這主要是由于合金中的化合物β(Mg5Al8)陽(yáng)極相和α(Al)基體微觀(guān)相電位不平衡所致,在介質(zhì)中發(fā)生了選擇性溶解[12],表面電位較負的相或質(zhì)點(diǎn)先溶解,進(jìn)而導致電位上升,隨后電位較正的活性源開(kāi)始進(jìn)行溶解。
3結論
。1)從制備的Al-Mg系合金鑄態(tài)組織可以看到,合金中析出的Mg5Al8相隨Mg含量的增加而增加,并且分布均勻。
。2)在純鋁中加入合金元素Mg,電位明顯負移,而且比較穩定,電位負移值與Mg含量相關(guān)。當w(Mg)=30%時(shí),開(kāi)路電位達-1.180 V,表明合金元素Mg對鋁陽(yáng)極具有活化效果。
。3)當合金極化時(shí),Mg含量較高的合金微觀(guān)組織中局部電位不平衡,電位較負的部分發(fā)生了優(yōu)先溶解,致使極化曲線(xiàn)上出現了一個(gè)明顯的拐點(diǎn)。這需要在今后的研究中,通過(guò)在A(yíng)l-Mg二元合金的基礎上添加其他活化元素和均勻化處理,希望能夠減輕或消除這一現象。
-
球扁鋁
-
CCS、DNV.5083H116船用鋁板
-
球扁鋁
-
T型材
-
角鋁
-
鋁合金帶筋板
-
7075T651拉伸板
-
船用防腐鋅塊
-
7米鋁合金巡邏艇
-
7米鋁合金公務(wù)艇
-
7.6米鋁合金專(zhuān)業(yè)釣魚(yú)艇
-
鋁管
-
船用鋁板
-
國產(chǎn)5083112船用鋁板(普板、折彎板)
-
角鋁
-
T型材
-
汽車(chē)鋁板
-
5052鋁板
-
進(jìn)口鋁焊絲
-
船用焊絲
-
鋁焊絲
-
鋁合金帶筋板
-
等離子切割
-
鋼鋁接頭
-
鋁棒
-
9.3米鋁合金休閑垂釣艇
-
7系鋁管 7 Series Aluminum Pipe
-
6061切割板
-
拉伸板
-
汽車(chē)專(zhuān)用鋁板
-
6061鋁板
-
5754H114花紋鋁板、防滑板
-
5052鋁板
-
鋁焊條 Aluminum Weld Wire
-
鋁焊絲 Aluminum Weld Wire
-
鋁焊絲Aluminum Weld Wire
-
鋁焊絲 Aluminum Weld Wire
-
鋁方管 Aluminum Pipe
-
國產(chǎn)5083H116船用鋁板
-
6系鋁管 6 Series Aluminum Pipe
-
進(jìn)口5083H116船用鋁板Imported Aluminum Sheet
-
六角鋁棒
-
鋁方棒
-
6系鋁棒
-
7系鋁棒
-
7系鋁棒
-
鋼鋁接頭
-
鋼鋁接頭
-
鋼鋁接頭
-
鋼鋁接頭
-
船用鋁板等離子切割服務(wù)
-
7075切割板
-
5系鋁管 5 Series Aluminium Pipe
- 船用鋁板的規格有哪些? 2024-07-01
- 船用鋁板適用于哪些船舶? 2024-07-01
- 船用鋁板的生產(chǎn)工藝有哪些? 2024-06-27
- 船用鋁板需要注意什么問(wèn)題? 2024-06-27
- 船用鋁板在船舶制造中的應用情況如何 2024-06-11
- 船用鋁板在船舶設計中的作用和重要性如何定義? 2024-06-11
- 船用鋁板質(zhì)量升級,提升船舶航行安全性 2024-05-28
- 船用鋁板質(zhì)量升級,提升船舶航行安全性 2024-05-28