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1、铝-锌-锡-Ga 合金的腐蚀行为在 NaCl溶液中 何吴俊光，文 Jiuba，周旭东 （大学材料科学与工程学院河南科技大学，洛阳471003，中国的）摘要：在 3.5 NaCl 溶液中的 Al-Zn-Sn的-Ga合金的腐蚀行为进行了调查腐蚀形貌观察和电化学测试。本实验结果表明，存在着腐蚀过程中三个阶段。在初始阶段，发生点蚀周围的析出物，这是由电偶效应驱动。在中间阶段，蚀迅速朝着水平延伸方向，形成引起的周围锡镓离子沉积的浅圆形结构。在科幻NAL阶段，新的活性位点导致该合金的连续腐蚀。关键词：铝;阳极溶解;形态;隔离 1 引言 铝合金牺牲阳极被广泛应用于暴露钢构件的阴极保护海洋环境。这是铝锌型合金
2、主要用汞，In 和 Sn，并且其作用是为了防止连续的钝化膜的形成上的合金，允许持续的电活动阳极 1。的 Al-Zn-汞柱合金的电流效率是约 95，但汞是有毒的，它一直从使用淘汰。的 Al-Zn-In 系合金具有成为最广泛应用牺牲阳极由于其高电流 EFF的 iciency。然而，随着生产和铟的用途，其危害性有逐步实现 2。在本 F IELD 的活动有对无公害铝的发展增加阳极具有高 EFF iciencies3-5。已经证实，有可能对锡激活铝。额外的阳离子由四价锡造成的空缺 4+可以减少氧化膜的离子阻力，促进铝合金的溶解6。自 1967 年以来，铝-锌-锡合金已被用作牺牲阳极 7。尽管如此，这些合
3、金需要进行热处理的性能和更好的EFF的 iciency和 macroattack形态呈现外层用“金属海绵的特点造成的粘附腐蚀产物8。镓，其中包括活化剂元素，可以在操作电位转移到更负值 9。当临界表面浓度嘎在液体状态下实现，一个镓铝汞齐是负责激活过程10。存在固体嘎在界面上方便了氯化物吸附过程11。在我们以前的研究中，铝-锌-锡-Ga 合金带高物业已发展 12。但也有在有关这个腐蚀的文献资料很少合金。本研究的目的是调查的在 3.5 NaCl 溶液中的 Al-Zn-的 Sn-Ga 合金的腐蚀根据腐蚀的形态观察和电化学阻抗谱（EIS）分析在不同的浸泡时间。2 实验铝，锌，锡和镓（99.95）被用来产
4、生必要的合金。标称组合物是 7ZN-0.1Sn-0.015Ga-铝（重量）。原料中熔化刚玉坩埚在根据 ZGJL0.01-4C-4 真空感应炉 argonshield在 760 5 分钟。熔融合金是倒入预热的金属模具的尺寸 20 毫米140 毫米。试样尺寸为 11.3 毫米5 毫米。每个标本覆盖环氧树脂，留下 1 厘米 在我们以前的研究中，铝-锌-锡-Ga 合金带高物业已发展12。但也有在有关这个腐蚀的文献资料很少合金。本研究的目的是调查的在 3.5 NaCl 溶液中的 Al-Zn-的 Sn-Ga合金的腐蚀根据腐蚀的形态观察和电化学阻抗谱（EIS）分析在不同的浸泡时间。2 实验 铝，锌，锡和镓（
5、99.95）被用来产生必要的合金。标称组合物是 7ZN-0.1Sn-0.015Ga-铝（重量）。原料中熔化刚玉坩埚在根据 ZGJL0.01-4C-4真空感应炉argonshield在 7605 分钟。熔融合金是倒入预热的金属模具的尺寸 20 毫米140 毫米。试样尺寸为 11.3 毫米5 毫米。每个标本覆盖环氧树脂，留下 1 厘米。在接触暴露面积该溶液中。所有标本均相继地到 2000 砂砾由 SiC 砂纸，科幻NE抛光用 1.0 微米钻石膏，用丙酮洗涤。将试样浸在 3.5 NaCl 的 2 分钟溶液中，30 分钟，1 小时，10 小时，3 天及10 天，分别。腐蚀产物进行了清理在含有 2氧化铬
6、的溶液 3 和 5的 H3PO4在 80约 5 分钟，在超声波清洗乙醇。表面形貌观察 JSM-5610LV扫描电子显微镜（SEM）。标本的元素分布进行了分析，能量色散 X射线光谱（EDX）。EIS 的测量进行了 CHI660C电化学工作站。标本被工作电极，铂箔是反电极，饱和甘汞电极（SCE）作为参考电极。EIS 的人试样浸渍在 3.5 的 NaCl 后得到溶液不同的时间。扫描频率范围从 100 kHz 到 0.1 Hz 和扰动幅度为 5 mV的。中的的合金的腐蚀行为进行了调查腐蚀形貌观察和电化学测试本实验结果表明存在着腐蚀过程中三个阶段在初始阶段发生点蚀周围的析出物这是由电偶效应驱动在中间阶段
7、蚀迅速朝着水平延伸方向形成引起的周围锡镓离子沉积的浅用于暴露钢构件的阴极保护海洋环境这是铝锌型合金主要用汞和并且其作用是为了防止连续的钝化膜的形成上的合金允许持续的电活动阳极的汞柱合金的电流效率是约但汞是有毒的它一直从使用淘汰的系合金具有成为最广泛应用牲高已经证实有可能对锡激活铝额外的阳离子由四价锡造成的空缺可以减少氧化膜的离子阻力促进铝合金的溶解自年以来铝锌锡合金已被用作牲阳极尽管如此这些合金需要进行热处理的性能和更好的的和形态呈现外层用金属海绵的特 3 结果与讨论 图 1 给出了背散射电子（BSE）图像的 Al-Zn-的 Sn-Ga合金的。白色球状样地区依次为沉淀。暗区为-Al 系矩阵。漫
8、反射边界可观察到。配件边界的析出物所含的某些区域和孔隙率。这是众所周知的，在背散射电子像的区域与明亮的颜色含有较高含量重原子量的元素。因此，跟踪元素，重原子量的元素，主要定位中的析出物，以及在晶界上。后的 Al-Zn-的 Sn-Ga合金浸渍于 2 分钟后，将环状的腐蚀 3.5 NaCl 溶液周围析出物可以观察到，而腐蚀坑的中心有一个白色的核（图 2a）。白细胞核的沉淀物残留在 EDX分析。随着浸泡时间的增加，该腐蚀坑的垂直和水平生长方向逐渐显现。经过 30 分钟浸泡，沉淀在表面上几乎已经用完，然而，在晶界和-Al 基体是几乎不被腐蚀（图 2b）。中的的合金的腐蚀行为进行了调查腐蚀形貌观察和电化
9、学测试本实验结果表明存在着腐蚀过程中三个阶段在初始阶段发生点蚀周围的析出物这是由电偶效应驱动在中间阶段蚀迅速朝着水平延伸方向形成引起的周围锡镓离子沉积的浅用于暴露钢构件的阴极保护海洋环境这是铝锌型合金主要用汞和并且其作用是为了防止连续的钝化膜的形成上的合金允许持续的电活动阳极的汞柱合金的电流效率是约但汞是有毒的它一直从使用淘汰的系合金具有成为最广泛应用牲高已经证实有可能对锡激活铝额外的阳离子由四价锡造成的空缺可以减少氧化膜的离子阻力促进铝合金的溶解自年以来铝锌锡合金已被用作牲阳极尽管如此这些合金需要进行热处理的性能和更好的的和形态呈现外层用金属海绵的特的腐蚀加剧进一步当的 Al-Zn-的 Sn
10、-Ga合金浸渍于 3.5 的 NaCl 溶液进行 1 H为在图所示。3A。腐蚀伸向水平方向。许多浅圆腐蚀区域可能在晶界观察到如以及晶粒内部，和中部地区每一轮的腐蚀有一个小而深的凹坑。此外，大量的麻子坑一样可以找到也。浸泡试验 10 小时，一些粗浅的后圆形腐蚀坑接对方形成沟槽结构。它是可能的腐蚀区随着的增加，晶界扩散曝光时间。随着曝光时间的增加至 3 天，该晶粒边界的区域被完全腐蚀，和腐蚀区域延伸到 -Al 基体中（见图 4a）。图 4b 示出了腐蚀的 SEM图像形态具有高放大倍率阳离子。该沉淀物在腐蚀区域可以观察到的，和一些析出物的侵蚀。腐蚀功能，围绕的析出物是类似的，持续 2 分钟浸渍。从位
11、置来看，它们应位于内侧析出物，中的的合金的腐蚀行为进行了调查腐蚀形貌观察和电化学测试本实验结果表明存在着腐蚀过程中三个阶段在初始阶段发生点蚀周围的析出物这是由电偶效应驱动在中间阶段蚀迅速朝着水平延伸方向形成引起的周围锡镓离子沉积的浅用于暴露钢构件的阴极保护海洋环境这是铝锌型合金主要用汞和并且其作用是为了防止连续的钝化膜的形成上的合金允许持续的电活动阳极的汞柱合金的电流效率是约但汞是有毒的它一直从使用淘汰的系合金具有成为最广泛应用牲高已经证实有可能对锡激活铝额外的阳离子由四价锡造成的空缺可以减少氧化膜的离子阻力促进铝合金的溶解自年以来铝锌锡合金已被用作牲阳极尽管如此这些合金需要进行热处理的性能和
12、更好的的和形态呈现外层用金属海绵的特其中该表面为后露出腐蚀。这体现了新的活性位点是暴露出来，从而导致连续的腐蚀。随着浸泡时间的进一步延长，腐蚀区域进一步向 -Al 基体开发。长达 10天的浸泡，铝锌的表面的 Sn-Ga 合金被侵蚀大多如图所示。4C。它是困难，因邪教告诉坑在晶界或在-Al 基体中。观察腐蚀形貌显然，放大的图像显示在图4d。这是显然，很多麻子坑状均匀分布在合金表面除了大的坑。对元素分布的能谱分析原始合金表面如图 5 所示。该 EDX结果 CONF IRM 的-Al 基（A点在图 5a）和晶界（b 点在图 5a）地区，Al 和 Zn 元素的一个小支架组成，但锌在晶界区域中的内容是比
13、-Al 基体的高，这意味着锌富民在晶界面积。该沉淀物（c 点在图 5a）含有铝，锌和锡的元素。嘎在 EDX模式，由于没有检测到它的元素低浓度。据记载，该沉淀中的 Al-Zn-的 Sn-Ga合金相是铝 2 锌和锡的富相为主，以及Al 的腐蚀电位 2 锌和富锡相比的-Al 的更负矩阵13。这样的析出物作为微阳极，-Al 基体中微阴极。许多微细胞是立即成立时，铝-锌-锡-Ga 合金是浸在 3.5 NaCl 溶液。析出物溶解优先，并导致凹痕。在另一方面，氯离子还吸附中的的合金的腐蚀行为进行了调查腐蚀形貌观察和电化学测试本实验结果表明存在着腐蚀过程中三个阶段在初始阶段发生点蚀周围的析出物这是由电偶效应驱
14、动在中间阶段蚀迅速朝着水平延伸方向形成引起的周围锡镓离子沉积的浅用于暴露钢构件的阴极保护海洋环境这是铝锌型合金主要用汞和并且其作用是为了防止连续的钝化膜的形成上的合金允许持续的电活动阳极的汞柱合金的电流效率是约但汞是有毒的它一直从使用淘汰的系合金具有成为最广泛应用牲高已经证实有可能对锡激活铝额外的阳离子由四价锡造成的空缺可以减少氧化膜的离子阻力促进铝合金的溶解自年以来铝锌锡合金已被用作牲阳极尽管如此这些合金需要进行热处理的性能和更好的的和形态呈现外层用金属海绵的特加速腐蚀。因此，坑大山环绕的析出物形式时，所述合金是在非常短的时间内暴露在 3.5 NaCl，而-Al 基体和颗粒边界几乎不被腐蚀。
15、图 6 示出的元素的 EDX分析后分布在合金表面的腐蚀 1 小时浸泡。坑的某一位置上边缘和坑在 B点位置的中心都包含铝元素，锌，锡和镓，但镓中的一个位置的内容是高于 B位置高。有没有 Ga元素在原始合金表面。这意味着，嘎元件特别是在富集了腐蚀坑坑的边缘。它可以通过溶出进行说明降水过程。解散后析出，Sn 和 Zn的离子容易被还原和沉积在铝表面，因为减少 Zn和 Sn 离子的电位比更积极铝离子。溶解的镓离子再沉积在周围表面的 Sn，Ga 的集结在晶粒边界随着锡包容10，并形成了一个“液体状”晶界内科幻流明，也就是说，镓铝汞齐，其中分离的氧化物 f ILM，避免再钝化。另一方面，镓可以促进 吸附卤素
16、阴离子和使合金激活11。因此，腐蚀坑 rapidy 延长在水平方向上。此外，长坑 中的的合金的腐蚀行为进行了调查腐蚀形貌观察和电化学测试本实验结果表明存在着腐蚀过程中三个阶段在初始阶段发生点蚀周围的析出物这是由电偶效应驱动在中间阶段蚀迅速朝着水平延伸方向形成引起的周围锡镓离子沉积的浅用于暴露钢构件的阴极保护海洋环境这是铝锌型合金主要用汞和并且其作用是为了防止连续的钝化膜的形成上的合金允许持续的电活动阳极的汞柱合金的电流效率是约但汞是有毒的它一直从使用淘汰的系合金具有成为最广泛应用牲高已经证实有可能对锡激活铝额外的阳离子由四价锡造成的空缺可以减少氧化膜的离子阻力促进铝合金的溶解自年以来铝锌锡合金
17、已被用作牲阳极尽管如此这些合金需要进行热处理的性能和更好的的和形态呈现外层用金属海绵的特在由于交替腐蚀垂直方向沉淀和 Al 基体之间。腐蚀速度快的开头，但后来减慢。因此，浅圆区域形成时，在水平方向上的大小是比这更大的在垂直方向上。图 7A-7D显示的 Al-Zn-的 Nyquist 图的 Sn-Ga 合金后浸入 3.5 的 NaCl溶液不同的时间。没有浸泡的 Nyquist 图提出了一种电容回路在整个频率范围在图7a 所示。电容的尺寸循环是非常大的，这意味着钝化膜发生在合金表面。后 2 分钟浸泡，EIS 有由包含电容圆弧在高频和在较低的频率的感应回路。同的浸渍时间的增加，电容弧高频率的逐渐缩小
18、，而感性在低频放大回路（见图 7b）。这是众所周知，电容圆弧在高频是由于电荷转移反应电阻在双电层。在低电感回路频率已与相关吸附氯在铝的点蚀的情况下14。的还原容性圆弧在高频表明所需的合金溶解的阻抗下降，并且该合金被激活。感应线圈在增加低频暗示点蚀的发展。后的合金浸渍于 3.5 的 NaCl1 小时后，电容弧在低频溶液开始出现如图 7C所示。另外，用的曝光时间的增加，电容弧高频和中低电感回路频率逐渐增加。腐蚀产物容易形成在界面上的缺陷和积累随着反应时间的增加。他们阻抗锌 2+，锡中的的合金的腐蚀行为进行了调查腐蚀形貌观察和电化学测试本实验结果表明存在着腐蚀过程中三个阶段在初始阶段发生点蚀周围的析
19、出物这是由电偶效应驱动在中间阶段蚀迅速朝着水平延伸方向形成引起的周围锡镓离子沉积的浅用于暴露钢构件的阴极保护海洋环境这是铝锌型合金主要用汞和并且其作用是为了防止连续的钝化膜的形成上的合金允许持续的电活动阳极的汞柱合金的电流效率是约但汞是有毒的它一直从使用淘汰的系合金具有成为最广泛应用牲高已经证实有可能对锡激活铝额外的阳离子由四价锡造成的空缺可以减少氧化膜的离子阻力促进铝合金的溶解自年以来铝锌锡合金已被用作牲阳极尽管如此这些合金需要进行热处理的性能和更好的的和形态呈现外层用金属海绵的特4+，嘎 3+备份到合金表面上。这样的接口反应阻力增加，并且该合金的溶解速度减慢。在中低电感回路频率增加，意味着
20、该点蚀变得更大的逐步深入。电容弧低频可以归因于由形成的膜的反应产物的表面上。后的合金浸渍于 3.5 的 NaCl3 天后，在低频率的电感环溶液消失，EIS 的主要形成由两个电容弧。随着浸渍时间的增加，电容弧在低频逐渐增大（图 7D）。这可能归因于腐蚀的增大产品。4 结论 的 Al-Zn-的 Sn-Ga合金的显微组织包括沉淀物和-Al 基体中。该沉淀物超过电化学稳定-Al 基体。它们充当微阳极被腐蚀优先地在腐蚀性溶液中，形成坑在低频率的典型感应线圈在 EIS。然后，腐蚀坑迅速传播在水平方向上，形成宽浅引起的镓离子的周围的沉积结构 Sn 和表征由所述第二电容循环在 EIS 的低频。当的 Al-Zn
21、-Sn的嘎合金暴露于 NaCl溶液更长的时间，则连续腐蚀是因为新的可见活性位点。EIS 的结果相当吻合用扫描电镜图像。参考文献 1 BreslinCB,Carroll WM.The Activation of Aluminium by Activator ElementsJ.Corros.Sci.,1993,35:197-203 2 Wang X.Indium Occupational Disease Case Highlights the Policy Oversight J.Labor.Protect,2008,9:34-37 中的的合金的腐蚀行为进行了调查腐蚀形貌观察和电化学测试本实验结
22、果表明存在着腐蚀过程中三个阶段在初始阶段发生点蚀周围的析出物这是由电偶效应驱动在中间阶段蚀迅速朝着水平延伸方向形成引起的周围锡镓离子沉积的浅用于暴露钢构件的阴极保护海洋环境这是铝锌型合金主要用汞和并且其作用是为了防止连续的钝化膜的形成上的合金允许持续的电活动阳极的汞柱合金的电流效率是约但汞是有毒的它一直从使用淘汰的系合金具有成为最广泛应用牲高已经证实有可能对锡激活铝额外的阳离子由四价锡造成的空缺可以减少氧化膜的离子阻力促进铝合金的溶解自年以来铝锌锡合金已被用作牲阳极尽管如此这些合金需要进行热处理的性能和更好的的和形态呈现外层用金属海绵的特3 Shibli SMA,Gireesh VS.Acti
23、vation of Aluminium Alloy Sacrificial Anodes by Selenium J.Corros.Sci.,2005,47:2 091-2 097 4 Orozco R,Genesca J,Juarez-Islas J.Effectof Mg Content on the Performance of Al-Zn-Mg Sacrificial Anodes J.J.Mater.Eng.Perform.2007,16:229-235 5 Shibli SMA,Binoj KK.Development of MnO2-incorporated High Perfo
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26、y Gallium in Aqeous Electrolytes J.Corros.Sci.,1992,33:1 735-1 739 中的的合金的腐蚀行为进行了调查腐蚀形貌观察和电化学测试本实验结果表明存在着腐蚀过程中三个阶段在初始阶段发生点蚀周围的析出物这是由电偶效应驱动在中间阶段蚀迅速朝着水平延伸方向形成引起的周围锡镓离子沉积的浅用于暴露钢构件的阴极保护海洋环境这是铝锌型合金主要用汞和并且其作用是为了防止连续的钝化膜的形成上的合金允许持续的电活动阳极的汞柱合金的电流效率是约但汞是有毒的它一直从使用淘汰的系合金具有成为最广泛应用牲高已经证实有可能对锡激活铝额外的阳离子由四价锡造成的空缺可以减
27、少氧化膜的离子阻力促进铝合金的溶解自年以来铝锌锡合金已被用作牲阳极尽管如此这些合金需要进行热处理的性能和更好的的和形态呈现外层用金属海绵的特10 Nestoridi M,Pletcher D,Wood RJK,et al.The Study of AluminiumAnodes for High Power Density Al/Air Batteries with Brine Electrolytes J.J.PowerSources,2008,178:445-455 11 Flamini DO,Saidman SB.PolarisationBehaviour of AlZnGa Alloy
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29、lution J.J.Chinese Soc.Corros.Protect,2007,24:93-96 14 Bessone JB,Salinas DR,Mayer CE,et al.An EIS Study of AluminiumBarrier-type Oxide Films Formed in Different Media J.Electrochim.Acta,1992,37:2 283-2 290 中的的合金的腐蚀行为进行了调查腐蚀形貌观察和电化学测试本实验结果表明存在着腐蚀过程中三个阶段在初始阶段发生点蚀周围的析出物这是由电偶效应驱动在中间阶段蚀迅速朝着水平延伸方向形成引起的周围锡镓离子沉积的浅用于暴露钢构件的阴极保护海洋环境这是铝锌型合金主要用汞和并且其作用是为了防止连续的钝化膜的形成上的合金允许持续的电活动阳极的汞柱合金的电流效率是约但汞是有毒的它一直从使用淘汰的系合金具有成为最广泛应用牲高已经证实有可能对锡激活铝额外的阳离子由四价锡造成的空缺可以减少氧化膜的离子阻力促进铝合金的溶解自年以来铝锌锡合金已被用作牲阳极尽管如此这些合金需要进行热处理的性能和更好的的和形态呈现外层用金属海绵的特