Al-Zn-Sn-Ga合金点蚀行为及扩展机理

通过分析Al-7Zn-0.1Sn-0.015Ga(质量分数,％)合金在3.5％ NaCl溶液中的点蚀形貌及电化学阻抗谱(EIS)研究该合金的点蚀行为及扩展机理.结果表明:该合金析出相界面处由于Cl-吸附和微电池的共同作用优先溶解引发点蚀.蚀孔内金属离子浓度增加,Cl-向孔内迁移导致孔内Cl-浓度升高,同时孔内金属离子水解使孔内H+浓度升高,蚀孔迅速纵深发展.随着析出相溶解及孔深增加,腐蚀产物在蚀孔处堆积造成金属离子传质阻力增大,产生浓差极化导致蚀孔底部电位正移,纵向腐蚀速率减慢;回沉积在蚀孔处的Ga和Al形成Ga-Al汞齐,分离氧化膜使铝基体不断溶解,也使腐蚀产物不断脱落,使点蚀坑横向扩展.     

第二相对Al-Zn-Sn-Ga-Mg合金腐蚀行为的影响

通过分析Al-7Zn-0.1Sn-0.015Ga-2Mg阳极合金中的第二相及其腐蚀特性,研究第二相对该合金腐蚀行为的影响。结果表明:Al-7Zn-0.1Sn-0.015Ga-2Mg阳极合金中的第二相主要为球状和棒状的MgZn2相。MgZn2相的腐蚀电位较α(Al)基体的负,腐蚀电流密度较高且极化电阻较小。MgZn2相对于α(Al)基体为阳极相,其在3.5%NaCl溶液中与α(Al)基体组成腐蚀微电池,引起MgZn2相自身优先溶解,进而引发合金全面溶解。     

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。     

Ga和Bi对Al-Zn-Sn牺牲阳极电化学性能的影响(英文)

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDAX)和电化学性能测试等方法,研究了Ga和Bi对Al-7Zn-0.1Sn(质量分数,%)牺牲阳极微观组织和电化学性能的影响。Al-Zn-Sn合金加入Ga和Bi元素后,合金组织由粗大枝晶转变为等轴晶,仅剩下少量枝晶。Al-7Zn-0.1Sn-0.015Ga-0.1Bi合金具有高的电流效率(97%)和均匀的腐蚀形貌,表明添加适量的Ga和Bi元素能有效改善Al-Zn-Sn合金的组织和电化学性能。     

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。     

热处理对Al-Zn-Sn-Ga合金组织及电化学性能的影响

针对Al-7Zn-0.1Sn-0.015Ga(质量分数,%)牺牲阳极的腐蚀均匀性有待进一步提高的问题,采用扫描电镜(SEM)、恒电流极化、动电位极化等方法,研究了退火和固溶处理对其微观组织、电流效率和腐蚀形貌等的影响。结果显示:热处理工艺可减小合金元素的偏析程度,改善合金组织的不均匀性;退火处理使合金的电位正移,自腐蚀电流密度和析氢腐蚀速率升高,且电流效率大大降低,溶解形貌虽有改善但仍不均匀;固溶处理可降低该合金的电位,抑制析氢腐蚀,电流效率虽稍降低但能明显改善合金的腐蚀形貌。经固溶处理后该阳极的电流效率达94.6%,工作电位负而稳定,腐蚀形貌均匀,具有较好的综合电化学性能。     

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。     

复合添加Ga,Al,Ag对Sn-9Zn钎料性能的影响

采用润湿平衡法研究了合金元素Ga,Al,Ag复合添加对Sn-9Zn钎料润湿性的影响.结果表明,Ga,Al,Ag的最佳添加量分别为0.2,0.002,0.25(质量分数,%);添加合金元素后钎料的高温抗氧化性能显著提高.俄歇电子能谱分析表明,Sn-9Zn-0.2Ga-0.002Al-0.25Ag钎料表面Al高度富集并形成一层致密的氧化膜,可阻挡氧向液态钎料内部扩散,减少钎料的氧化.Sn-9Zn-0.2Ga-0.002Al-0.25Ag钎料与Cu/Ni/Au基板之间的金属间化合物由一层平坦的AuZn3和颗粒状的AuAgZn2化合物组成.另外,微焊点力学试验表明,采用Sn-9Zn-0.2Ga-0.002Al-0.25Ag钎料时,电子元器件与基板间微焊点的力学性能比Sn-9Zn钎料略有提高.     

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。     

人工模拟海洋大气环境下Sn-0.7Cu无铅焊料的点蚀行为及微量Ga的影响

通过人工海水的盐雾干-湿实验模拟海洋大气环境,研究了Sn-0.7Cu和Sn-0.7Cu-0.01Ga合金的腐蚀行为.采用SEM和XPS分析了合金表面腐蚀形貌及腐蚀产物成分,采用XRD分析了腐蚀产物的结构.结果表明:Sn-0.7Cu合金腐蚀初期发生明显的点蚀,点蚀易于在富Cu区萌生,且以触须状向外扩展;腐蚀后期腐蚀产物分层,龟裂且易于剥落,此时腐蚀产物不具有保护性.XRD分析表明.腐蚀产物主要为非晶态Sn的氧化物,同时有少量的SnCl_2·2H_2O;微量元素Ga能显著提高Sn-0.7Cu合金的抗盐雾腐蚀性能.XPS分析表明,微量元素Ga在表面存在明显的富集行为,并形成一种致密的保护性氧化膜,它是提高Sn-0.7Cu合金抗盐雾腐蚀性能的主要原因.     

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.     

Mg-3Zn-0.5Zr合金在含有不同离子的模拟生理环境中的降解机理

采用电化学测试（极化曲线,开路电位,电化学阻抗谱）研究了Mg-3Zn-0.5Zr合金在四中侵蚀性离子（cl-,HPO42-,HCO3-和SO42-）相互作用下的降解行为。我们发现cl-会导致合金发生多孔状点蚀,腐蚀坑在表面扩展并加深。HPO42-能降低合金降解速率抑制点蚀。Mg-3Zn-0.5Zr合金在含有HCO3-离子的溶液中腐蚀行为是早期HCO3-离子大大加快了镁合金的腐蚀降解速率,但由于能够在剧烈腐蚀部位诱导钝化,对合金点蚀的扩展具有抑制作用。SO42-离子也能腐蚀合金,但在生理环境中浓度低,所以SO42-离子对合金腐蚀降解的行为加速不明显。这些结果加深了我们对Mg-3Zn-0.5Zr合金在生理环境中降解机理的认识。     

稀土铈在Sn-Zn无铅钎料表面的高温氧化行为

通过俄歇电子能谱法和X射线光电子能谱法研究了Sn-9Zn-0.15Ce和Sn-9Zn-0.002Al-0.2Ga-0.25Ag-0.15Ce两种钎料表面Ce元素的分布和存在形式.结果表明,铈在Sn-9Zn-0.15Ce钎料表面0~40 nm范围内的富集区浓度达到30%(原子分数)左右,是基体内部的250倍,主要以CeO2和Ce2O3形态存在.在Sn-9Zn-0.15Ce钎料中复合添加镓和铝后,Ga元素在钎料表面0~6 nm范围内富集,Al元素在表面2~20 nm范围内富集并主要以氧化态形式存在.Ce元素富集在距离钎料表面2~60 nm的范围内,处于Ga,Al元素富集层的下方;由Ga,Al元素富集层构成的致密保护膜可显著降低表面铈被氧化的概率.     

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。     

热喷涂Zn-15%Al合金的耐蚀性研究

研究了钢铁表面热喷涂锌、铝及锌铝合金涂层在长江水和自来水中的耐蚀性能，同时还对铝的点蚀电位和锌、铝及锌铝合金在长江水和自来水中的极化曲线进行了测定。结果表明：不论是在长江水还是自来水条件下，喷Al涂层极易产生点蚀；喷Zn的腐蚀率较高，不经济；而喷Zn-15%Al合金涂层电极电位最低且腐蚀率低，作为牺牲阳极来保护钢铁材料比Zn和Al有更大的优势。     

挤压铸造Al-Cu-Mn和Al-Zn-Mg-Cu合金耐腐蚀性能研究

采用酸性盐雾试验,对Al-4.5Cu-0.8Mn和Al-7.3Zn-2.9Mg-1.9Cu 2种挤压铸造合金的耐腐蚀性能进行了对比研究.结果表明,在盐雾腐蚀过程中,随着腐蚀时间的延长和压力的增大,两种合金的耐腐蚀性能都出现了一定程度的下降.前者的腐蚀是由分布于枝晶间和晶界处的T(Al12CuMn2)和θ(Al2Cu)相溶解引起的,后者的腐蚀是由合金中η相的优先溶解,以及沿晶界分布的S相边沿的(Al)基体溶解所致;前者的耐腐蚀性能明显优于后者.     

Electrochemical corrosion behavior of arc sprayed Zn-Al coatings

Cored wires and high velocity arc spraying (HVAS) technique were applied to produce high Al content Zn-Al alloy coatings on low carbon steel substrates. The electrochemical corrosion behaviors of Zn, Al and Zn-Al coatings were studied with potentiodynamic measurement in 5 % NaCl solution. Compared with pure Zn, pure Al and Zn-15Al coatings, Zn-26Al coatings show a higher corrosion resistance in salt solution. The potentiodynamic polarization tests show that the corrosion resistance of Zn-Al coatings increases as Al content is raised. Pure Al coating exhibits different electrochemical behaviors with other coatings. The corrosion initiated at the micro-pores of the coating and the underlying corrosion mechanism is very similar to that of the pitting corrosion.     

Al-Zn-Sn-Ga阳极合金的孔蚀活化钝化机理

采用SEM观察Al-Zn-Sn-Ga合金微观下孔蚀的发展过程。结合电化学相关理论,模拟计算由组织中第二相优先溶解而形成的点蚀孔内pH值与蚀孔深度之间的函数关系;探讨在中性NaCl溶液的腐蚀条件下,自催化效应对该合金蚀孔发展的影响。结果表明,合金的腐蚀孔内pH值随着腐蚀坑深度的增加而急速变大,但在孔蚀深度为0~10^-4 cm数量级时pH值变化却极小,此时合金蚀孔由于Ga汞齐等因素的作用导致阴极反应较快,从而使蚀孔钝化。通过三维形貌仪测得该合金点蚀孔钝化深度约10^-5 cm数量级,表明理论计算与实验现象吻合较好