定稿日期:2004202214基金项目:国家自然科学基金项目(50271066)和国家重点基础研究发展规划基金项目(G19990650)作者简介:李劲风,男,1971年,副教授,博士,主要从事铝合金、镁合金的研究铝合金剥蚀过程的电化学阻抗谱分析李劲风1郑子樵1张昭2张鉴清2,3(11中南大学材料科学与工程学院长沙410083;21浙江大学化学系杭州310027;31金属腐蚀与防护国家重点实验室沈阳110016)摘要:研究了轧制态及峰时效8090铝-锂合金、拉应力作用下及无应力作用时双级过时效7075铝合金的剥蚀发展过程,测量并拟合了合金发生剥蚀后的电化学阻抗谱.结果表明:发生剥蚀后,合金电化学阻抗谱由高—中频和中—低频容抗弧组成;可从电化学阻抗谱的拟合参数(变化趋势)得到剥蚀的相关信息,如剥蚀发展速度、剥蚀形貌、剥蚀表层是否脱落等.关键词:铝合金剥蚀电化学阻抗谱中图分类号:TG174.3;O646文献标识码:A文章编号:100524537(2005)01200482051前言剥蚀是铝合金主要局部腐蚀类型之一,对铝合金强度、塑性、疲劳性能等可造成极大的损害,缩短铝合金的使用寿命.因此,研究这两种铝合金的剥蚀性能有较大的实际意义.传统表征材料剥蚀程度的方法主要是通过肉眼目测进行定性判断,这一方法可能因人而异产生较大的差异.目前,已经发展了一些铝合金剥蚀的定量研究方法.如Kelly等[1,2]提出采用腐蚀产物最大外推力来定量表征铝合金的剥蚀敏感性.李荻等[3]通过测量铝合金剥蚀前后的电阻变化,计算其腐蚀深度,采用该腐蚀深度定量表征铝合金的剥蚀敏感性.而Conde等[4,5]则提出采用铝合金在EXCO溶液中浸泡时其电化学阻抗谱上出现两个容抗弧的时间来定量表征铝合金的剥蚀敏感性.然而,已有研究发现这种方法比较片面[6],仍有待进一步研究.本文研究了8090铝-锂合金及7075铝合金发生不同形貌及不同程度剥蚀后的电化学阻抗谱特征,并通过对电化学阻抗谱的拟合,从拟合参数(变化趋势)来说明铝合金剥蚀的发展规律.2实验方法合金电极分别采用轧制态及峰时效8090铝-锂合金和双级过时效(121℃/35h+160℃/20h)7075铝合金制备.工作面(即腐蚀面)依次经砂纸打磨、金刚石研磨膏抛光、丙酮除油、去离子水清洗;然后工作电极通过Cu导线引出,并将非工作面部分采用环氧树脂及石蜡密封.腐蚀介质采用浓度为4mol/LNaCl+0.5mol/LKNO3+0.1mol/LHNO3的EXCO溶液(pH=0.4).合金腐蚀面与腐蚀介质面容比为1/25cm2/mL.合金电极连续浸泡于EXCO溶液中,其中7075铝合金电极浸泡时,在其表面施加拉应力,促进其剥蚀的发生及发展.浸泡过程中,用以Pt电极为辅助电极、饱和甘汞电极(SCE)为参比电极的三电极体系,于M273恒电位仪和M5210锁相放大器组成的体系上测量同一合金电极不同浸泡时间的电化学阻抗谱.测试时的激励信号为幅值10mV的正弦波,频率范围为0.1～20000Hz.测量完毕后,建立等效电路,应用Zvie软件对电化学阻抗谱进行拟合分析.3结果与讨论311剥蚀的发展过程表1～表4为各合金的剥蚀发展过程(各表中,P为点蚀;EA为表面剥蚀;EB为中等剥蚀;EC为严重剥蚀;ED为强烈严重剥蚀).合金主要表现为两种剥蚀形貌.轧制态8090铝-锂合金及拉应力作用下7075铝合金均产生严重的分层剥蚀,且剥蚀发展至一定程度后,剥蚀表层从合金表面脱落(图1a).而峰时效8090铝-锂合金及无应力作用时7075铝合金在整个浸泡过程中均表现为鼓泡剥蚀,合金表层未见脱落(图1b).第25卷第1期2005年2月中国腐蚀与防护学报JournalofChineseSocietyforCorrosionandProtectionVol125No11Feb12005©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.Table1Exfoliationdevelopmentofrolled8090Al-Lialloyimmersiontime/h811.519.524.529.53648.5exfoliat.severityEAEAEB≥ECEDEDED附:浸泡约24h后,剥蚀表层从合金表面脱落.Table2Exfoliationdevelopmentofpeak-aged8090Al-Lialloyimmersiontime/h1224487296exfoliat.severityPEAEBECEDTable3Exfoliationdevelopmentof7075Alalloyundertensilestressimmersiontime/h1624364772exfoliat.severityPEAEBECED附:浸泡约45h后,剥蚀表层从合金表面脱落.Table4Exfoliationdevelopmentof7075Alalloywithoutstressimmersiontime/h40535772exfoliat.severityPEAEAEA/EBFig.1Representativeex...
