（材料物理与化学专业论文）za27合金的耐腐蚀性研究.pdf

z a 2 7 合金的耐腐蚀性研究 摘要 z a 2 7 合金具有优良的机械性能、铸造性能、3 n m 性能以及特殊的耐磨 性能，且原料来源广、成本低、无污染，是国内外发展很快的新型合金。 然而，长期以来影晌其广泛应用的主要问题一一晶问腐蚀而导致的老化失 效，至今仍未得到有效的解决。针对这个问题，本论文重点研究了c u 、m g 、 si 、m n 、s b 、s n 等合金元素及其含量对z a 2 7 的耐腐蚀- 性能的影响，并模拟 了海水腐蚀环境下z a 2 7 合金的腐蚀情况。 本论文的主要研究内容及结果如下： ( 1 ) 研究z a 2 7 合金在3 5 n a c i 溶液中的腐蚀行为及其机理。以没有 加入合金元素的z a 2 7 合金作为参考，通过考察加入合金元素前后的z a 2 7 合 金耐腐蚀性能的变化情况，研究c u 、m g 、si 、m n 、s b 、s n 等合金元素对z a 2 7 的组织和耐腐蚀性能的影响。为了对不同成分合金的耐腐蚀性做全面比较， 本文采用了动电位扫描线性极化、塔菲尔强极化法测定了e 。、r 。、l 、b a 、 b c 等电化学参数。结果表明：加入3 c u 、0 0 6 m g 、0 。1 0 s i 、0 7 5 m n 、 0 2 ；f n 0 1 s n 均降低了z a 2 7 合金的耐腐蚀性能。 ( 2 ) 研究c u 、si 、s b 、s n 等元素梯度含量对z a 2 7 合金的耐腐蚀性能的 影晌大小，以其寻求最佳的合金含量。同样采用动电位扫描线性极化、塔 菲尔强极化法测定了有关电化学参数。结果表明：z a 2 7 合金的耐腐蚀性能 随含铜量的增加先提高后降低；而随着硅、锑和锡含量的增加，z a 2 7 合金 的耐腐蚀性能则逐步降低。 7 ( 3 ) 对z a 2 7 合金在海水中的腐蚀行为进行了模拟，利用扫描电镜观 察试样腐蚀前后的形貌，并用光学显微镜观察合金的金相组织。进而探讨 加入合金元素后z a 2 7 合金, ：h t b 的变化与其腐蚀性能之间的关系。结果表明： 合金元素的加入，改变了z a 2 7 的相和组织状态，使各相的电极电位差发生 变化，从而起到加速或减缓z a 2 7 的腐蚀速度的作用。 关键词：z a 2 7 腐蚀性能电化学腐蚀晶间腐蚀 m s t u d y0 nc o r r o s l 0 nr e s i s t a n c eo fz a 2 7 l 10 y a b s t r a c t z a 2 7a l l o y sh a v ee x c e l l e n tm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s ，f o u n d r yp r o p e r t i e s ， m a c h i n i n gp r o p e r i e sa n de s p e c i a lw e a r a b l ep r o p e r t i e s f u r t h e r m o r e ，t h er a w m a t e r i a li sl o w c o s ta n dn o n c o n t a m i n a t e d ，a n dt h es o u r c ei sw i d e d u et oa l l o ft h e s ea d v a n t a g e s ，t h i sk i n do fa l l o yh a sq u i c k l yg r o w nu pi nd o m e s t i ca n d o v e r s e a sa sn e wt y p eo fa l l o y h o w e v e r ，am a i np r o b l e m ，a g i n gi n v a l i d a t i o nd u e t oi n t e r g r a n u l a rc o r r o s i o n ，h a sl i m i t e dt h ea p p l i c a t i o no fz n b a s e da l l o y st o ab r o a d e rr a n g ef o ral o n gt i m e a n dt h ep r o b l e mh a sn o ty e tb e e nr e s o l v e d i n t e n d e dt os o l v et h ea b o v ep r o b l e m s ，w ef o c u s e do u rw o r ko ni n v e s t i g a t i n gt h e e f f e c t so fa l l o ye l e m e n t ss u c ha sc u ，m g ，s i ，m n ，s ba n ds n ，a n dt h e i rc o n t e n t o nt h ec o r r o s i o nr e s i s t a n c eo fh i g ha l u m i n u mz n - b a s e dz a 2 7a l l o y s a n dt h e c o r r o s i o nb e h a v i o ro fz a 2 7a l l o y su n d e rs i m u l a t i o ns e a w a t e rc i r c u m s t a n c ew a s a l s os t u d i e d t h ew o r ko ft h ep a p e rm a i n l yc o n s i s t so f3p a r t sa n dt h ec o r r e s p o n d i n gr e s u l t s a r el i s t e da sf o l l o w ： ( 1 ) c o r r o s i o nb e h a v i o ra n dm e c h a n i s mo fz a 2 7a l l o y sw e r ei n v e s t i g a t e di n 3 5 n a c la q u e o u ss o l u t i o n t a k i n gt h ez a 2 7a l l o yw i t h o u ta d d i n ga l l o ye l e m e n t s a sr e f e r e n c e ，t h ee f f e c t so fc u ，m g ，s i ，m n ，s ba n ds no nt h em e t a l l u r g i c a l s t r u c t u r ea n dc o r r o s i o nr e s i s t a n c eo fz a 2 7a l l o yw e r ei n v e s t i g a t e dt h r o u g h e x a m i n i n gt h ec h a n g eo fc o r r o s i o np r o p e r t i e sa f t e ra na 1 1 0 ye l e m e n tw a sa d d e d t ot h eb a s ea l l o y i no r d e rt om a k eac o m p r e h e n s i v ec o m p a r eo nt h ec o r r o s i o n r e s i s t a n c ea m o n gt h ea l l o y sw i t hd i f f e r e n tc o m p o n e n t ，b o t hd y n a m i cp o t e n t i a l l i n e a rp o l a r i z a t i o na n dt a f e le x t r a p o l a t i o nw e r ee m p l o y e dt om e a s u r et h e e l e c t r o c h e m i c a lp a r a m e t e r ss u c ha se k ，r p ，i c o r r ，b aa n db c i tw a ss h o w nt h a t a d d i n g3 c u ，0 0 6 m g ，o 1 0 9 6 s i ，0 7 5 m n ，0 2 s bo r0 1 9 6 s nt oz a 2 7a l l o yw i l l d e c r e a s ei t sc o r r o s i o nr e s i s t a n c e 1 v ( 2 ) t h ee f f e c to fg r a d sc o n t e n to fs o m ea l l o ye l e m e n t s ，s u c ha sc u ，s i ，s b a n ds n ，o nt h ec o r r o s i o nr e s i s t a n c eo fz a 2 7w a si n v e s t i g a t e ds oa st oe d u c et h e o p t i m a la l l o yc o m p o n e n t s b o t hd y n a m i cp o t e n t i a l1 i n e a rp o l a r i z a z i o na n dt a f e l e x t r a p o l a t i o nw e r ea l s oe m p l o y e dt om e a s u r et h ee l e c t r o c h e m i c a lp a r a m e t e r s i t w a ss h o w nt h a tt h ec o r r o s i o nr e s i s t a n c eo fz a 2 7w a si m p r o v e da tt h eb e g i n n i n g ， a n dt h e nw a sr e d u c e da st h ec uc o n t e n ti n c r e a s i n g w h i l et h e r e s i s t a n c ec o r r o s i o n - 勰r e d u c e dg r a d u a l l ya st h ec o n t e n to fs i s ba n ds ni n c r e a s i n g ( 3 ) t h ec o r r o s i o nb e h a v i o r so fz a 2 7u n d e rs e a w a t e rc i r c u m s t a n c ew e r es t u d i e d b yc a r r y i n go u ts i m u l a t i o ne x p e r i m e n t s i no r d e rt of i n do u tt h er e l a t i o nb e t w e e n t h ec h a n g ei np h a s e sa n dt h ec o r r o s i o nn a t u r ea f t e ra d d i n ga ll o y se l e m e n t st o z h 2 7 ，t h em o r p h o l o g yo ft h es p e c i m e nw a so b s e r v e db yu s i n gs e mb e f o r ea n da f t e r c o r r o s i o nt e s t ，a n dt h em e t a l l u r g i c a ls t r u c t u r ew a so b s e r v e db yu s i n go p t i c a l m i c r o s c o p e 。i t 霄a ss h o w nt h a tt h ep h a s ea n dm e t a l l u r g i c a ls t r u c t u r eo fz a 2 7w e r e c h a n g e dd u et ot h ea d d i t i o n a la l l o ye l e m e n t s ，w h i c hl e dt ot h ec h a n g eo fe l e c t r o d e p o t e n t i a lf o rd i f f e r e n tp h a s e s t h u st h ec o r r o s i o nr a t ew a sa c c e l e r a t e do rs l o w e d # d o w n k e yw o r d s ：z a 2 7 c o r r o s i o nr e s i s t a n c e e l e c t r o c h e m i c a lc o r r o s i o n i n t e r s r a n u l a rc o r r o s i o n v ，。西大掣唾士掌位论文z a 2 7 舌喧的对腐蚀性研究 第一章绪论 1 1z a 2 7 合金的物理冶金基础 1 1 1 金属锌 z n 属于元素周期表第四周期第- n 族元素，原子序数是3 0 ，原子量是6 3 5 8 。总的 来看，z n 的熔点低，比热小，熔化热小。由于沸点低，熔化时在熔池表面容易生成一 层锌的饱和蒸汽，t 可以防止金属液吸气。 在工程金属中，z n 的线膨胀系数较高，其意味着z n 及其合金高温性能差，并且在 温度变化较大的场合，难以制成尺寸精度要求高的零件。 从晶体结构看，z n 属密排立方结构，e a = 1 8 5 6 3 ，超过正常的c a = 1 6 3 3 ，属于变态 密排立方结构。由于它只存在一对滑移面，再加上自由电子少，金属性不强，所以锌的 塑性较差，室温下易加工硬化。 1 1 2z n - a i 二元系合金相组成 在7 _ , n - a l 二元系中不存在金属间化合物，z n - a i 之间形成几种固溶体。 ( a ) n ( z n ) 相 它是少量触固溶于z n 中形成的以z n 为基的固溶体，密排六方晶格；相的形成途 径有三个：一是共晶反应；二是共析转变；三是过饱和a 相的脱溶沉淀。 c o ) q ( 越) 、o i ( h 1 ) 、d2 ( h i ) 、q 叫) 相 它们都是z n 固溶于越中形成的以灿为基的固溶体，面心立方晶格，但z n 含量和 晶格常数差别较大。 ( c ) 1 3 ( z n a j ) 相 它是a l 基固溶体或以z n a l 为基的有序固溶体，面心立方晶格。b 相只在中温区( 4 4 3 五7 5 ) 存在，降温通过共析温度时将发生共析转变： b d ( 灿) + r l ( z n ) 所以室温下不应存在b 相。但有研究表明，液态淬火或激冷可能降低共析转变温度，扩 大b 相区，使1 3 相转变不完全。 由于d ( a 1 ) 相与b ( z r 山) k l l 格结构相同，晶格参数十分相近，而且精确测量铸态 z a 2 7 咱陪的r 庸蚀性研究 ( 或激冷) 相结构和参数十分困难，这或许是导致9 相是否存在，乃至存在两种相图的 主要原因。 1 1 3z n a i c u 三元系合金中的相 除了前面介绍的d 、b 、n 相外，c u 的加入使z n - a i 二元系中出现了一些含c u 的新相。 ( a ) 相 e 相是由c u 和z n 形成的化合物，有的文献写为c u z n 5 ，有的写为c u z n 3 ，大部分 文献写为c u z n 4 ，它属密排六方结构，成分为7 8 8 7 z n ，能溶解约5 a 1 。当不含铝， 含8 2 z n 时，相的晶格常数为a = 2 7 4 x1 0 d o m ，e - - 4 2 9 x1 0 1 0 m ，硬度h v l 5 0 ，比q 相和b 相高得多。通常，当合金铝含量较低时，c 相电极电位较高，光学显微镜下呈白 色。当合金中铝含量较高时，e 相电极电位低于a 相，光学显微镜下呈浅棕色。 ( b ) 0 相 “它的分子式通常认为是c u a l 2 ，能溶解2 3 z n 。该相属四方晶系，晶格常数为 a = 6 0 6 6 x1 0 1 0 m ，c - - 4 8 7 4 xl f f l o m ，密度4 3 4 9 c m 3 ，硬度h v 4 0 0 6 0 0 。0 相的存在成 分大致为5 2 5 5 3 9 c u 。当合金局部区域触、c u 含量较高时，可能形成0 相，它往 往成针状，使合金变脆。 ( c ) t 相( 或t 相) 其分子式为c u s z n z a 1 3 ( 6 0 1 c u , 2 4 7 z n ) ，属立方晶系，晶格常数为a 2 9 1 2 9 4 ) x 1 0 - 1 0 m ，含z n 量增加，晶格常数增大。t 相存在的成分范围为5 6 - - 5 8 c u ，1 0 3 0 z “ ( d ) t 相 其分子式可能为c u 3 z n a l 3 ( 5 6 7 c u ，1 9 2 z n ) ，属于变形的体心立方晶格，硬度为 h v 6 5 0 。从图1 - 2 ( o ) 可以看出，t 、t 相位于一个相区的两端，t 相靠近c u - z n 坝4 ，t 相靠 近a 1 一c u 侧。当微区成分发生变化时，可能形成t 、t 或两者之间的结构。 1 2z a 2 7 合金中合金元素的作用 i 2 1z u 7 7 合金中主要合金元素的作用 ( 1 ) a l 的作用【1 l 2 广百丈掌硬士掌位论文 z a 2 7 舌喧的毫r 嗣n 盘性研兜 舢是高铝锌合金中首要的合金元素，它可以改变初生相的种类、数量和晶问共晶体 的数量，从而影响到合金的力学性能和铸造缺陷。当舢的含量在6 - 1 0 范围内时，随 a l 含量的增加，合金的抗拉强度显著增加，对于z n - - 2 2 3 0 a i ，不含铜时，合金的 抗拉强度随舢含量的增加呈线性增大，延伸率随灿含量的增加，在2 6 m 时出现峰 值，超过或低于2 6 a 1 时延伸率下降。含铜为2 5 时，随a i 含量增加抗拉强度增大， 舢大于2 5 - 2 7 以后，抗拉强度基本不变，延伸率的变化与不含c u 的类似，在2 5 一2 7 a l 时出现极大植。当c u 含量达到5 时，合金的延伸率很低，是脆性材料。a l 含量的增加会加剧比重偏析和缩松倾向。 ( 2 ) c u 的作用【1 j 在高铝锌合金中，c u 是合金中的主要强化元素之一，其作用主要表现在以下几个 方面；。_ 是固溶强化；二是形成金属间化合物e 相( c u z m ) ；三是减缓共析转变速度。 =( a ) c u 对组织的影响 c u 在z a 2 7 合金中的最大固溶度为1 2 , - 1 3 c u ，超过此含量将析出c 相( c l l j _ 1 4 ) 。 室温下，a 相和1 3 相中均可溶解少量的c u ，但c u 含量超过溶解度( o 8 ) 后，则以 c u z n 4 的化合物形式出现并弥散地分布于基体上，不同的含c u 量，合金组织中化合物 e 相( c u z m ) 的数量不同，随着含c u 量的增加，组织中的e 相逐渐增多，当含c u 量 达到4 时，相已经连成网状了。 ( b ) c u 对性能的影响 适量的e 相弥散地分布于合金的组织中，可以有效地阻碍位错的移动，因而使强度 值得到提高，超过2 5 c u 后抗拉强度随之下降。就整体而言，合金的延伸率下降。当 c u 过量后，则e 相过多，致使连接成网，此时不但不能提高合金的性能，反而使脆性 增强，起到了相反的作用。因此，控制和选择合适的c u 含量是十分重要的。 1 2 5 含量正是z a 2 7 合金最大固溶量。小于1 2 5 c u 则固溶强化不足；大于 1 2 5 e u ，合金中则出现沿界分布的弱脆相，必将降低合金的韧性。所以，1 2 5 c u 是个关键含量。在研究热处理工艺时发现，c u 含量高的z a 2 7 合金会出现不稳定现象。 当c u 含量控制在1 2 5 时，热处理十分稳定。同时铜阻碍z n - a i 合金的共析转变，过 量的铜使铸件尺寸不稳定。 ( 3 ) m g 的作用 ， m g 一般作为一种强化元素和防止晶间腐蚀元素加入合金。由于在高铝锌合金中m g 的加入量甚微( 1 9 9 7 呦 纯镁锭( 2 撑) ：m g ( ；， 9 9 o 呦 金属锰：m n ( 一 9 5 o ) 纯锑：s b ( 一9 9 嗍 纯锡：s n ( 9 9 9 ) 表2 - 1 第一部分试验合金的化学成分( w t ) 序号试验舍金 a i c u m g s im ns bs n z n 7 z a 2 72 7 z a 2 7 c u2 7 3 0 z a 2 7 一m g 2 7 o 0 6 z a 2 7 s i2 7 0 1 0 z a 2 7 - m n2 7 z a 2 7 一s b2 7 z a 2 7 s n2 7 余量 余量 余量 余量 0 7 5余量 0 2 0余量 0 1 0 余量 1 8 ，冒大茸壤士掌位论3 屯 z a 2 7 蕾喧的置t 蚀性研究 由于锌、铝、铜烧损率都比较小，而镁的烧损率却很大，见表2 2 ，因此在本实验 的计算中只考虑了镁的烧损率。由公式q = 7 m 【9 5 】 i 一止 式中q 表示元素计及烧损时的实际质量，a 为元素在合金中的百分含量，e 为元素 的烧损率。 熔炼时考虑烧损，烧损率参考下表： 表2 - 3 熔炼锌合金时部分元素的烧损率 1 9 广西大掣_ 奠士掌位论文 z a 2 7 舌- | 啪耐庸蚀性研兜 2 2 实验设备及熔炼工艺 ( 1 ) 熔炼设备 全纤维箱式电阻炉：型号p x 3 4 5 9 ： 7 5 千瓦电阻炉：型号s g 3 7 5 1 3 ： 高频感应炉：法国产d u c a 的ns 6 r i e3 ： 电热恒温鼓风干燥箱：型号1 0 1 1 b s ； ( 2 ) 分析设备 电化学测量系统：型号p s l 6 8 c ； 甘汞参比电极：型号2 3 2 型； 高温金相显微镜：型号德国l e i c a d m r e ； 扫描电镜：型号日本日立s 5 7 0 、t m 1 0 0 0 ： ( 3 ) 实验准备工作 ( a ) 熔炼工具预热，上好涂料后烘干，涂料采用2 0 的z n o 粉，8 的水玻璃，与 7 2 的水均匀搅拌而成，预热温度约为2 5 0 ( 2 ( b ) 按要求尺寸预制好沙模，在浇注前进行8 0 ( 2 烘干 ( c ) 配制a 1 c u 中间合金：分别称取铝块和铜块，c u 质量为5 0 ，将石墨坩锅预热 至暗红色，约5 0 0 c ，然后加入全部纯铝锭的3 4 。设置加热温度为8 5 0 。c ，加热至熔化， 再将预热过的小铜块少量分批加入铝液中，同时充分搅拌，加入剩余的1 4 纯铝，静置、 扒渣，在液温7 2 0 7 5 0 时，浇注入方形模中。 ( d ) 配制a 1 m n 中间合金：分别称取铝块和锰片，m n 质量为1 0 ，将石墨坩锅预 热至暗红色，约5 0 0 ，然后加入全部纯铝锭的3 4 。铝熔化后，升温至9 0 0 1 0 0 0 c ， 分批加入锰，加热至熔化，搅拌5 - 6 分钟。加入剩余的1 4 纯铝，搅拌均匀。静置、扒 渣，在合金液温度为7 8 0 8 0 0 c 时，浇注到方形模中。 ( 4 ) 熔炼工艺 确保试样具有可靠的、均匀的化学成分，为此配置试样用的原材料必须纯净和具有 稳定而又精确的化学成分，各原材料金属锭及细化剂须预先除去油污、锈蚀和污垢并干 燥去除表面水分。测定试样配料后在高频感应炉中熔炼，熔炼过程中因感应电流不断搅 动坩锅中金属液，可有效防止熔炼偏析，所以合金成分和温度均匀，质量高；同时采用 机械搅拌方法，使合金液进一步均匀；熔后浇注时间保证在数秒内完成性能试样熔炼 z a 2 7 舌喧的时曩n 盘性研兜 程序如下：先将坩埚预热至暗红色，再将纯铝锭及a 1 c u 、a 1 m n 、1 s i 中间合金放于 坩埚中，加热至7 0 0 c ，熔化后加入预热的z n ，待z n 完全熔化后，于6 8 0 c 用钟罩压 入m g ，缓慢搅动，于浇注温度浇注于沙模中，得到直径为巾1 6 m m ，高为1 0 0m i l l 的圆 柱件。 2 3 实验的研究方法和原理 2 31 电化学的方法研究合金的耐腐蚀性 1 、开路电位的测定 在未除氧的3 5 n a c l 溶液中锌基合金为研究电极，以饱和甘汞电极( s c e ) 为参比 电极、测其开路电位 开路电位在所有腐蚀速度评价标准中是一种最简便易得的数据。它反映了金属在溶 液中溶解倾向的大小在阴阳极反应相同的情况下，开路电位愈低说明这个电极金属的 还原能力愈强，而对应的金属离子的氧化能力则愈弱，则金属易于氧化溶解。反之，金 属的开路电位值愈高，它的还原能力愈弱，而其离子则有较强的氧化能力，则金属不容 易腐蚀。但是开路电位只是一种热力学性质，虽然能够用来指示一个反应能否自发进行 而不能作为腐蚀反应速度的度量。只能作为一种定性的辅助判据 1 2 , 9 6 9 7 】。 在测开路电位时最重要的条件就是浸泡时间。样品由干态进入湿态，开始时电位较 低，这是由于表面活性点较多，容易与氧结合。但随时间的增长，由于表面活性点会被 反应产物覆盖而减少。因此开路电位会向正向漂移。并且在测量的时候，必须保证由工 作电极和参比电极组成的回路中无电流流过，或流过的电流d , n 可以忽略的程度。( 附 表1 列出了若干金属的电极电位，它是自上而下从负值到正值的次序排列；附表2 列出了 一些常用电极电位反应的标准电极电位值，其中也包括了氧化一还原电极和气体电极) 2 、线性极化电阻的测量 当对处于自腐蚀状态下的电极施加一小幅度的极化( 一般n z a 2 7 s i z a 2 7 m n z a 2 7 s b z a 2 7 - m g z a 2 7 c u z a 2 7 ， 与电化学参数i c o r r 和r p 所测得的结果一致。z a 2 7 和z a 2 7 c u 的腐蚀溶液腐蚀后有较为少 量的乳白色的沉淀物，腐蚀溶液清澈透明，z a 2 7 m n 、z a 2 7 s i 、z a 2 7 s b 、z a 2 7 s n 腐蚀后的腐蚀溶液除了有大量的乳白色的沉淀物外还出现了灰黑色的沉淀物。其中 z a 2 7 s n 的气泡量最大，反应最激烈刚腐蚀完是附在金属的表面，然后沉淀。所有试 验合金经过电化学腐蚀后，表面变黑、变粗糙 3 1 5 本部分结果分析 由以上试验结果表明：在z a 2 7 d o ：b l l 入合金元素均降低其耐腐蚀性能，其中锡的降 低幅度最大，其次是硅，铜、镁、锰、锑的影响相对较小。结合腐蚀前后的s e m 形貌对 比得出的腐蚀程度顺序，实验得出的耐蚀性的顺序为：z a 2 7 z a 2 7 一c u z a 2 7 - m g z a 2 7 s b z a 2 7 一m n z a 2 7 s i z a 2 7 s n 。 3 2 合金元素的梯度对z a 2 7 合金的耐腐蚀性毹的影晌 本部分试验为c u 、s i 、s b 、s n 等合金元素的梯度含量对高铝锌基z a 2 7 合金的耐腐 蚀性能的影响的大小。以便得出在z a 2 7 合金中最佳的合金元素含量。 j p - 蕾r 大掣“曩士掌位论文z a 2 7 舌喧的对曩f 蚀佳研究 3 2 1 试验合金的电化学实验结果 l 、各合金的开路电位e k 表3 2 试验合金自腐蚀电位( m v ) 2 、各合金的极化电阻和腐蚀的电流密度 3 0 0 2 8 a 2 0 d 霆 蕾2 4 0 ：避 圜2 2 0 谨2 0 0 1 1 6 0 一- r 。 一- - i c o r r1 夕 ， i i ， r k、 ， r 、r z a 2 7 氐：1 7 o 盘ej 量 0 2 6 餐 芝 0 ：2 4 芒 8 o 2 3 o 2 2 o 。纠 o 2 0 z a 2 7 c u lz a 2 7 - c u 2z a 2 7 - c u 3 z a 2 7 - c u 4 台金成分 3 - 6 铜含量与合金的极化电阻( ) 和腐蚀电流密度( 1 。) 的关系 f i g 3 - 6r e l a t i o n s h i pb c t w e 2 i 1c uc o n t e n ta n dp o l a r i z a t i o nr e s i s t a n c e ( k ) 、c o r r o s i o nc u r r e n td e n s i t y ( i c o 丌) 一髓钳堪留 ，智大摩q 曩士单位论文 z a 2 7 膏童的时庸蚀性研究 t4 一一 1 一 一i c o r r t r 一- i r 一 。za27 o 。2 4 鼹 脚 o i 静 7 a 2 r - s i 乏a z 连诠z a 2 7 s i 3 台垒成分 图3 - 7 硅含量与合金的极化电阻( 釉和腐蚀电流密度o 。町) 的关系 f i g 3 - 7r e l a t i o n s h i pb e t w e e ns ic o n t e ma n dp o l a r i z a t i o nr e s i s t a n c e 、c o r r o s i o nc u r r e n td e n s i t yo 一 - 一r p 一 咄二1 1 i ， 1 r 厂 。 i 一 1。i 、 r 。 z a 2 7 o o 2 0 z a 2 7 - s b lz a 2 7 喝b 2z a 2 7 - 6 b 3z a 2 7 s b 4 合垒成分 图3 - 8 锑含量与合金的极化电阻和腐蚀电流密度仉d 的关系 f i g 3 - 8r e l a t i o n s h i pb e t w e e ns ba n dp o l a r i z a t i o nr e s i s t a n c e 、c o r r o s i o nc u i 佗md e n s i t yo ) 3 5 产e芒e一芒03l翅撒 ：5 ； 髓 黯 乳 n o o ：! 晕 鼢 盘 2 2 1 ， 1 1 譬篮泌照曾 (1巨差一毫oo一髓船鼹衄 嚣 嚣 勰 恐 甄 a o o 撕 啪 鼬 柳 狮 僦 m m 懈 霍筮避盟岳 ，。西大掣h 直士掌位论文z a 2 7 自噜的时囊蚀佳研究 i 一r p l 一 i c o r r 1 _ ，一f 一一一1 。 、 l l z a 2 7z a 2 7 * s n tz a 2 7 * s n 2z a 2 玉毒r 略z a 2 7 - s n 蠢 臂盒成分 m 3 - 9 锡含量与合金的极化电阻和腐蚀电流密度o 。0 关系 f i g 3 - 9r e l a t i o n s h i pb e t w e e ns nc o n t e n ta n dp o l a r i z a t i o nr e s i s t a n c e 、c o r r o s i o nc u r r 锄td e n s i t y ( i 一 3 、各合金的塔菲尔曲线 e 出 御 l o g ( i ) m a 图3 1 0 铜含量对z a 2 7 的塔菲尔曲线的影响 f i g 3 - 1 0i n f l u e n c eo f t h ec u c o n t e n to nt a l e ! c u mo f z a 2 7 一。芒。，d是)jj墨燧雄媛翟 _翟茁攀窭母 广霄大掣 司e 士掌位论文 z a 2 7 舌喧的时曩r 蚀佳研究 e 出 御 e 幽 脚 l o g ( i ) m a 。 图3 1 1 硅含量对z a 2 7 的塔菲尔曲线的影响 f g 3 1 1i n f l u e n c eo f t h cs ic o n t e n to n t a f e lc u r v eo f z a 2 7 l o g ( i ) m a 图3 1 2 锑含量对z a 2 7 的塔菲尔曲线的影响 f i g 3 - 1 2i n f l u e n c eo f t h es bc o n t e n to n t a f e lc u eo f z a 2 7 3 7 ! 查竺! 主竺苎竺查! 丝! ! 竺竺! ! 竺竺! 查 e 出 御 。 ，l o g ( 1 ) i m a 。 图3 1 3 锡含量对7 _ a 2 7 的塔菲尔曲线的影响 f i g 3 - 1 3i n f l u e n c eo f t h es nc o n t e n to n t a f e lc l m t v eo f z a 2 7 4 、各合金的塔菲尔常数 一l 一b a 一v b c 。 o 8 ) 后，则以c u z n 4 的化合物形式出现并弥散地分布于基体上，不同的含c u 量，合金组织 中化合物相( c u z n 4 ) 的数量不同，随着含c u 量的增加，组织中的相逐渐增多， 当含c u 量达到4 时，c 相已经连成网状了。见图3 1 9 金相组织图。 i ，置丈尊嘲士掌位沧文z a 2 7 咕蕾的r 囊n 生性研究 当合金中c l l 含量大于1 2 5 时，一旦晶界大量出现e 相，f h 于c 相与基体q ( 鲇) 在电极电位上的差异，会促使晶间腐蚀，使合金的抗蚀性能变差。 由以上实验结果可以得出加入适量的铜能改善a 1 z n 合金的耐蚀性，如实验结果所 示加入i 、2 的铜能提高z a 2 7 合金的耐腐蚀性能。在适量的范围内铜能改善合金的耐 蚀性作用机理原因如下0 0 4 ：l 、它能提高铝在b 相中的固溶度，稳定了b 相，减少的铝 原子向晶界扩散的倾向，2 、铜的电极电位比较高，固溶在b 相中时，可以使b 相与杂 质的电化学性质的差别减少。3 、铜能抑制z n - a i 合金的共析分解。能使8 相在较低的温 度下以颗粒状从a 相中析出，从而减慢腐蚀速度。4 、铜以e 相析出时，作为阴极相， 有利于a 相的钝化。 但是，在z n - a i 合金中添加铜超过一定的量，对耐蚀性的改善得不到进一步的提高， 而且还对腐蚀有促进作用，其原因很复杂许多学者认为，过量的铜析出物作为阴极相 促进腐蚀，再者过量的铜以c 相析出时导致尺寸涨大，产生内应力，对腐蚀有促进作用， 如本实验结果为在z a 2 7 加入铜3 、4 均降低了合金的耐腐蚀性能。实验结果与刘或 等人【1 埘、施忠良等人【1 0 7 1 报道的基本吻合。 。 4 4 3 镁对z a 2 7 合金的耐腐蚀性能的影响 本实验中加入0 0 6 的m g 稍微降低了合金的那腐蚀性能。从腐蚀前后的形貌看到， z a 2 7 一m g 的腐蚀是小局部的深孔腐蚀特征。从其已腐蚀的形貌与z a 2 7 的已腐蚀形貌相 比，除了局部的小孔腐蚀比z a 2 7 的腐蚀明显外，其他部位表现出比z a 2 7 更耐腐蚀的特 征。根据文献【7 2 , 1 0 4 报道，m g 是作为一种强化元素和防止晶间腐蚀元素n a 锌基合金的。 镁的加入量很低并且也控制在一个范围之内，其能改善耐蚀性的作用机理为：1 、 抑制q 相的分解。2 、细化合金组织。3 、固溶在n 相中的有利于q 相的钝化。但是本实 验得出的结果为加入0 0 6 的镁却降低了合金的耐腐蚀性能。 4 4 硅对z a 2 7 合金的耐腐蚀性能的影响 r 硅的加入降低了已屹7 的耐腐蚀性能，并且随着含量的增加，合金的耐腐蚀性能逐 步降低。陈美玲等人【1 0 3 1 也指出：随硅含量的增加，合金的耐腐蚀性能下降。在高铝锌 基合金中，s i 不溶于z i l 中，高温下可溶于a l q = 。s i 在高铝锌基合金中一般不形成化合物， s i 常以初晶s i 的形式首先从液相中析出，形状是针状或块状。通常当s i 含量超过0 0 5 就 广西大掌硕士掌位性。文 z a 2 7 曹噜的时童蚀佳研兜 会有s i 相出现，当s i 含量大于o 1 时，将大量出现初生s i 相。由图3 1 8 的金相组织，硅 相以点状的形态分布于基体上，由已腐蚀的s e m 图可以看出，腐蚀是由硅相附近部位及 其相界处优先产生