Al-Mg-Sn基阳极材料在含ZnO碱性溶液中的电化学性能研究

研究了Al-0.5Mg-0.1Sn-0.1Si-0.02In (质量分数,%) 合金作为铝空气电池的阳极材料,在2 mol/L NaCl,4 mol/L NaOH,4 mol/L NaOH-0.2 mol/L ZnO,7 mol/L KOH 和 7 mol/L KOH-0.2 mol/L ZnO溶液中的腐蚀行为及电化学性能。结果表明,该合金在4 mol/L NaOH-0.2 mol/L ZnO和7 mol/L KOH-0.2 mol/L ZnO溶液中具有较好的综合电化学性能。该合金在2 mol/L NaCl,4 mol/L NaOH及7 mol/L KOH溶液中的溶解由电荷转移步骤控制,在4 mol/L NaOH-0.2 mol/L ZnO和7 mol/L KOH-0.2 mol/L ZnO溶液中的溶解由电荷转移及质量转移混合控制。相比于Zn在7 mol/L KOH溶液中的电化学性能,以该合金作为阳极材料,以4 mol/L NaOH-0.2 mol/L ZnO或7 mol/L KOH-0.2 mol/L ZnO溶液作为电解液的铝空气电池是可行的。     

快速冷却制备铝空气电池阳极材料的电化学性能

用单辊快冷技术制备了Al-0.5Mg-0.5Mn-0.1Sn-0.05Ga(mass%)合金。研究了合金在2 mol/L NaCl及4 mol/L NaOH溶液中的腐蚀及放电性能。结果表明:与铸态合金相比,快速冷却明显减小了合金晶粒尺寸,从(60±14)μm减小到(3±2)μm,同时减小了合金的点腐蚀及晶间腐蚀倾向,快速冷却合金作为铝空气电池阳极材料时具有较高的阳极利用率及电池电势,其电化学性能较好。     

In对Al-Mg-Ga-Sn-(In)铝合金阳极组织及电化学性能的影响

在Al基体中添加Mg、Ga、Sn、In合金元素,通过正交试验设计了9组铝-空气电池阳极材料。采用动电位极化试验、析氢试验和恒电流放电试验对铝合金阳极的电化学性能进行优化,通过扫描电镜和能谱测试仪观察了合金的显微组织及成分。结果表明,没有添加In元素的1号合金(Al-0.5Mg-0.05Sn-0.05Ga)、5号合金(Al-Mg-0.1Sn-0.2Ga)和9号合金(Al-2Mg-0.2Sn-0.1Ga)铝阳极具有较差的放电性能和较高的自腐蚀速率,而添加0.05wt% In元素的7号铝阳极(Al-2Mg-0.05Sn-0.2Ga-0.05In)具有最好的放电电压(平均电位-1.968 V)和抗腐蚀性能 (自腐蚀速率0.193 mL·cm^-2·min^-1)。对比去腐蚀产物后的合金表面形貌,发现5号合金的腐蚀表面布满较深的腐蚀坑,这增加了铝合金的自腐蚀,而7号合金的表面具有较浅的腐蚀坑,这减缓了电解液中离子传递和自腐蚀速率。 因此,7号铝合金适合用作铝-空气电池阳极材料。     

Al-Ga-Mg-Sn-xZn阳极合金组织和腐蚀电化学性能

对不同Zn含量的Al-Ga-Mg-Sn-xZn系列阳极合金的组织及腐蚀形貌进行观察和分析,并测试了该系列合金在4 mol/L NaOH溶液中的析氢速率、开路电位、极化曲线等腐蚀电化学性能指标,研究了Zn对Al-Ga-Mg-Sn合金组织和腐蚀电化学性能的影响。结果表明:Al-0.1Ga-1Mg-0.1Sn-xZn合金中的析出相主要为富Sn相,合金元素Zn主要固溶于Al基体中,添加0.5%和1%(mass%)的Zn后,合金的耐蚀性提高,开路电位和恒电流放电工作电位均有所负移,Al-0.1Ga-1Mg-0.1Sn-1Zn合金的综合腐蚀电化学性能较好,在4 mol/L NaOH溶液中,稳定开路电位约-1.72 V(vs.Hg/HgO),析氢速率为0.202 mL·cm-2·min-1,100 mA·cm-2放电时工作电位达-1.41 V(vs.Hg/HgO),腐蚀形貌均匀。     

铝空气电池Al-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti阳极材料性能研究

研究了基于Al-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti为阳极材料的铝空气电池在0.6 mol/L NaCl溶液中的放电性能,测试了纯Al、纯Zn及Al-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti阳极材料的自腐蚀速率、动电位极化曲线及电化学阻抗谱(EIS),利用扫描电镜(SEM)观察了3种材料放电后的腐蚀形貌。结果表明,作为空气电池阳极材料,与纯Al、纯Zn相比,Al-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti阳极合金能提供更高的工作电势、阳极利用率和电容量。3种材料的自腐蚀速率依次为:AlAl-5Zn-0.02In-1Mg-0.05TiZn。SEM和EIS结果表明,Al-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti合金放电后的表面均匀分布着小而浅的腐蚀坑,使合金在放电过程中保持高的活性。     

Mn对Al-0.1Ga-1Mg-0.1Sn阳极合金组织和电化学性能的影响

对不同Mn含量的Al-Ga-Mg-Sn-Mn阳极合金的组织和腐蚀形貌进行了观察和分析,并测试了该系列合金在4 mol/LNaOH溶液中的析氢速率、开路电位、电化学阻抗谱、放电曲线等,研究了Mn对Al-Ga-Mg-Sn阳极合金组织和电化学性能的影响。结果表明:在Al-0.1Ga-1Mg-0.1Sn基础上添加0.05%~0.15%(质量分数)Mn后,合金中第二相数目明显增多,Al阳极进一步活化,开路电位和工作电位负移,但同时造成自腐蚀析氢速率增大,Al-0.1Ga-1Mg-0.1Sn-0.1Mn合金具有较好的综合性能。     

冷变形对铝空气电池用阳极电化学性能的影响

通过测量不同变形量的Al-Ga-Sn-Bi阳极合金在4 mol/L KOH溶液中自腐蚀速率、析氢速率、放电曲线等,研究了冷变形对铝空气电池用铝阳极电化学性能的影响。结果表明:与铸态合金相比,冷轧变形可以提高铝阳极合金的电化学性能。变形量80%的合金具有较低的自腐蚀速率和析氢速率及较长而稳定的放电特性。对铸态合金进行80%的冷变形能够较大幅度地提高合金的电化学性能。     

电解液温度对铝阳极合金电化学性能的影响

铝基阳极合金是一种有发展前途的电池用阳极材料,采用开路电位、极化曲线、电化学阻抗谱和恒电流放电曲线等测试方法,研究了电解液温度对铝阳极合金在4mol·L-1 NaOH溶液中电化学性能的影响。结果表明,随着电解液温度的升高,铝阳极合金的活化性能增强,其开路电位和工作电位明显负移,但合金的自腐蚀析氢速率增大。当温度为40℃时,合金表现出较好的综合性能和均匀的腐蚀形貌。     

再结晶退火对电池用Al阳极材料的电化学性能影响

以Al-Zn-Sn-Ga-Bi铸态、退火态、轧制态和再结晶态阳极合金为对象,研究再结晶退火对合金电化学性能的影响.通过测试不同状态下的阳极材料存4 mol/L NaOH溶液中的电化学性能,初步探讨冷变形和再结晶过程对铝阳极自腐蚀速率、析氢速率、开路电位的影响,结果发现:80%变形量的再结晶退火能够较大幅度地提高合金的电化学性能.借助金相分析技术和极化曲线分析了铝阳极材料的微观组织结构及其对铝阳极腐蚀溶解机理的影响.     

添加纳米氧化锆对Al-Mg-Ga-Sn合金作为碱性铝电池阳极的影响（英文）

为了提高合金的阳极性能,在Al-0.65Mg-0.05Ga-0.15Sn(质量分数,%)基体合金阳极中加入0.4%和0.8%(质量分数)的氧化锆纳米颗粒,采用电化学动态极化、电化学阻抗谱和恒电流放电等方法对颗粒增强后的合金进行电化学表征,采用在4 mol/L KOH溶液中的自腐蚀速率和析氢率对增强合金的腐蚀行为进行评价,并利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)研究合金的表面形貌。结果表明,基体合金在4 mol/L KOH溶液中,释放出0.47m L/(min·cm~2)的氢气,腐蚀速率较高,而含0.8%(质量分数)Zr O_2的合金释放出0.32 m L/(min·cm~2)的氢气,腐蚀速率最低。此外,通过添加氧化锆纳米颗粒,能够降低铝阳极在碱性溶液中的腐蚀电流密度,其耐腐蚀性明显优于基体合金。此外,添加纳米氧化锆的阳极材料具有更高的电流放电效率,在4 mol/L KOH溶液中,添加0.8%(质量分数)纳米氧化锆的合金表现出最高的功率密度和阳极利用率。     

TiB2/Al-Si-Mg-Er复合材料的组织与性能

采用重熔稀释法制备了Al-7Si-0.5Mg-0.1Er和0.5TiB₂/Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金,研究了TiB₂颗粒增强Al-Si-Mg-Er复合材料的组织性能。结果表明,复合材料铸态组织主要由α-Al基体、共晶Si相和TiB₂颗粒组成。TiB₂粒子的加入使Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金二次枝晶间距减小了7.1 μm。抗拉强度达到217.53 MPa,较Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提升了12.1 %。TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料的最优T6热处理工艺为530 ℃×12 h固溶+160 ℃×7 h时效,经该工艺处理后,TiB₂/Al-Si-Mg-Er复合材料抗拉强度达到319.49 MPa,相比热处理前提高了46.9%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了5.9%;屈服强度达到266.75 MPa,相比热处理前提高了106.4%,相比Al-7Si-0.5Mg-0.1Er合金提高了14.9%。复合材料抗拉强度的提升主要源于TiB₂颗粒加入后产生的晶粒细化、变质和热处理强化。     

热压烧结Fe3Si-Cu在NaOH溶液中的腐蚀行为

以原子比为3∶1的Fe粉和Si粉球磨20 h后与一定量的Cu粉混合,在(1000±30)℃,20 MPa的压力下热压烧结制备了致密的Fe3Si-Cu复合材料。通过浸泡腐蚀和电化学腐蚀两种方法研究加入不同质量分数Cu(5%,10%)的Fe3Si-Cu复合材料在0.6、0.7和0.8 mol/l的NaOH溶液中的腐蚀行为。结果表明,两种材料在不同摩尔浓度的NaOH溶液中的腐蚀是一种均匀的全面腐蚀。复合材料中的Fe3Si和Cu两相在NaOH溶液中组成一腐蚀电池,其中Fe3Si为阳极发生腐蚀,Cu作为阴极得到保护;Fe3 Si-5%Cu复合材料在NaOH溶液中的自腐蚀电位随NaOH浓度的增加而增加,自腐蚀电流在0.7 mol/l的NaOH溶液中最低;Fe3 Si-10%Cu在三种浓度的NaOH溶液中的自腐蚀电位相差较小,自腐蚀电流在浓度为0.6 mol/l的NaOH溶液中最小,在0.7mol/l的NaOH溶液中最大。     

Al-Mn中间合金对Mg-Al-Pb-Mn合金组织和电化学性能的影响(英文)

Mg-Al-Pb合金是一种新开发的海水激活电池材料。采用熔炼浇注法制备Mg-6Al-5Pb-0.5Mn系列合金和Mg-6Al-5Pb合金。其中,Mg-6Al-5Pb-0.5Mn系列合金是以Al-15%Mn、Al-30%Mn和Al-50%Mn中间合金为添加剂制备的。采用金相显微镜和扫描电子显微镜表征其组织,采用电化学方法、析氢法和失重法研究其性能。结果表明:以Al-50%Mn中间合金为添加剂制备的Mg-6Al-5Pb-0.5Mn合金具有最负的放电电位(-1.66 V),最小的腐蚀电流密度(7μm/cm2)和自腐蚀速率(0.51 mg·h-1·cm-2)。这可能是因为Al11Mn4相的存在,不仅有利于腐蚀产物的脱落和增大电化学反应面积,而且也提高电化学活性。     

织构对基于Mg-3Al-1Zn合金的镁空气电池性能的影响

在本论文中,商用AZ31镁合金板材被用为实验材料。为了研究织构对镁空气电池性能的影响,分别制备了基于板材轧面和截面的镁空气电池。与已经报道过的关于织构对镁合金电化学性能的影响的研究不同,本文所用实验材料的表面粗糙度与实际应用中镁合金板材的表面粗糙度相似。通过电化学阻抗谱研究了试样的电化学性能,结果表明轧面比截面更耐腐蚀。通过恒流放电测试研究了电池的放电性能,结果表明基于截面阳极的镁空气电池和基于轧面阳极的镁空气电池相比具有更高的阳极效率（两种电池的阳极效率分别为71.3%和65.7%）。放电24小时之后,通过扫描电子显微镜研究了镁合金阳极基体的表面形貌。轧面阳极显示出一个具有更多孔洞和沟壑的阳极表面,这可能是导致它具有低阳极利用率的原因。因此,被(10-10)、 (11-20) 和(10-11)取向晶粒所主导的轧面阳极更合适于被运用于镁空气电池。     

合金元素Mg对含RE铝阳极组织与性能的影响

采用恒电流方法,测定了Al-5Zn-0.05In-0.1Sn-0.3RE和Al-5Zn-0.05In-0.1Sn-Mg-0.3RE两种铝合金牺牲阳极材料电流效率、利用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究了它们的金相组织。结果表明：镁对含RE铝阳极性能有较大改善,镁的添加改变了铝合金晶界偏析相的组成;晶界析出物Mg相减轻了铝阳极的晶界腐蚀和晶粒脱落。     

化学镀Ni-Fe-P和Ni-Fe-P-B合金的耐蚀性研究

利用失重法和电化学测试法,对比研究以铝合金为基体化学镀Ni-Fe-P和Ni-Fe-P-B合金的耐蚀性.结果表明:这两种镀层浸泡在3.5%NaCl和10%NaOH溶液中均比浸泡在0.1mol/L H2SO4和1mol/L HCl中有更好的耐蚀性.另外,在3.5%NaCl和10%NaOH溶液中,Ni-Fe-P-B镀层合金比Ni-Fe-P有更好的耐蚀性;但是在0.1mol/L H2SO4和1mol/L HCl溶液中,Ni-Fe-P镀层合金却比Ni-Fe-P-B有更好的耐蚀性;     

Mg65Cu25Gd10非晶合金的腐蚀行为

采用电化学方法研究了块体Mg65Cu25Gd10非晶合金在0.01 mol/L,pH=13的NaCl溶液及0.1 mol/L,pH=13的NaOH溶液中的腐蚀行为.在2种电解质溶液中,非晶合金样品的极化曲线具有明显的钝化区和较低的钝化电流密度.浸蚀样品的表面形貌和腐蚀产物采用SEM和EDS来表征.恒电位钝化后样品表面层化学信息运用DP-XPS来考察.结果表明,样品在NaOH溶液中形成致密少孔的钝化膜,而在含Cl离子的溶液中,样品表面钝化膜疏松且多孔,导致合金在含Cl离子的溶液中具有较低的耐蚀性.     

Electrochemical corrosion behaviour of Pb-free Sn-8.5Zn-0.05Al-XGa and Sn-3Ag-0.5Cu alloys in chloride containing aqueous solution

The electrochemical corrosion behaviour of Pb-free Sn-8.5Zn-0.05Al-XGa and Sn-3Ag-0.5Cu alloys was investigated in 3.5% NaCl solution by using potentiodynamic polarization techniques. The results obtained from polarization studies revealed that there was a negative shift in the corrosion potential with increase in Ga content from 0.02 to 0.2 wt% in the Sn-8.5Zn-0.05Al-XGa alloy. These changes were also reflected in the corrosion current density (I_corr) value, corrosion rate and linear polarization resistance (LPR) of the four element alloy. However, for Sn-3Ag-0.5Cu alloy a significant increase in the corrosion rate and corrosion current density was observed as compared to the four element alloys. SIMS depth profile results established that ZnO present on the outer surface of Sn-8.5Zn-0.05Al-0.05Ga alloy played a major role in the formation of the oxide film. Oxides of Sn, Al and Ga contributed a little towards the formation of film on the outer surface of the alloy. On the other hand, Ag₂O was primarily responsible for the formation of the oxide film on the outer surface of Sn-3Ag-0.5Cu alloy.