钨铝合金在NaCI溶液中的电化学腐蚀行为研究

发布时间：2017-05-30 10:07

  本文关键词：钨铝合金在NaCI溶液中的电化学腐蚀行为研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铝及铝合金具有密度低、比强度高、耐蚀性较好、易加工成型等很多优点，在交通、工业、农业、医学等各个领域都有非常广泛的应用。本文所研究的材料为一种新型结构材料—钨铝合金，它是非常有发展前景的特种耐高温、高硬度、高耐磨、高强度轻质合金材料，有望成为新一代合金装甲材料和航空航天发动机结构材料。作为这样一种具有优良特性的新型结构材料，未来有希望广泛地应用于海洋开发中。而若想要使该种材料在复杂的海洋环境中服役，首先需要了解其在海水中的腐蚀行为，以避免或者降低因腐蚀带来的危害。在此之前未见有关该种合金在海水或者模拟海水中腐蚀方面的报道。因此，我们在实验室条件下，采用失重法以及电化学极化测试、电化学阻抗图谱、电化学噪声图谱等电化学手段研究了钨铝合金浸泡在不同NaCl溶液中的电化学腐蚀行为，并以2024铝合金及工业纯铝作为对比，以期对该种钨铝合金日后在海洋开发应用中提供一定的参考。 论文共分为四大部分。论文第一部分通过传统的失重法测试了钨铝合金在3.5%NaCl溶液（pH=7，t=25°C±3°C）中的腐蚀速率,得到其腐蚀速率大小为0.077mm/a，分析得知其耐腐蚀性良好。 文章第二部分采用电化学手段通过单因素控制变量法，并引进了2024铝合金、工业纯铝作为对比，使用动态极化曲线测量方法和电化学阻抗图谱测量方法研究了在不同温度(0°C、25°C、40°C、60°C)、不同盐度(2%wt.、3.5%wt.、5%wt.、6%wt.)、pH值(pH=3、5、7、9、11)的NaCl溶液中的浸泡初期的腐蚀行为。得到如下结论：在不同盐度下，腐蚀过程是相似的，表现为金属阳极的活性溶解，自腐蚀电位随盐度增加正移，自腐蚀电流密度随盐度增加而增大。电化学阻抗图谱中，只存在一个电容抗，极化电阻随盐度增加减小。在不同温度下，腐蚀过程为铝阳极的溶解，随着温度升高自腐蚀电流增大，腐蚀加快。在强酸溶液中，出现明显感抗弧，，表明不稳定点蚀形成；在碱性溶液中出现钝化区；酸性越强，腐蚀速率越快；碱性越强，腐蚀速率越快；碱性溶液中的电化学行为表现为两个容抗弧。与2024铝合金、工业纯铝相比，钨铝合金的耐腐蚀性能一般，只有在碱性条件下优于另外两种材料。 文章的第三部分是通过电化学阻抗图谱、电化学噪声谱的测量对钨铝合金浸泡不同时间的腐蚀过程的观测研究。浸泡初期，钨铝合金的主要腐蚀形态为点蚀，极化电阻随浸泡时间的延长而减小，电感弧也呈现缩小的趋势；噪声图谱中白噪声水平出现升降反复的特征，点蚀程度随着浸泡时间的延长出现由强变弱的趋势。 在空气中铝合金易行成氧化膜，但这种氧化膜稀疏多孔，起到保护作用非常小。阳极氧化后可以得到优质的氧化膜，因此文章的最后探索了阳极氧化法制备钨铝合金氧化膜，优化了阳极氧化的工艺参数，确定了较优的条件为20mA/cm2、70min，并在此基础上初步研究了热水封闭对氧化膜耐腐蚀性能的影响，得知封闭一定时间可以很好地增加氧化膜的耐腐蚀性能。
【关键词】：钨铝合金 NaCl溶液 腐蚀 电化学 氧化膜 封闭
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG172.5
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 文献综述11-31
• 一、铝合金在海洋环境中的应用及优势11-12
• 1.1 铝合金在海洋方面应用历史11-12
• 1.2 铝合金作为造船材料的优点12
• 二、铝合金在海水中的腐蚀类型12-20
• 2.1 金属腐蚀分类12-14
• 2.2 海水主要的物理化学性质及对铝合金腐蚀的影响14-17
• 2.3 海水中铝合金的腐蚀17-20
• 三、铝合金的氧化处理20-22
• 3.1 氧化膜形成机理21-22
• 3.2 阳极氧化膜的制备与封闭处理22
• 四、研究方法22-29
• 4.1 失重法23-24
• 4.2 常规电化学测试24-27
• 4.3 交流阻抗技术27-28
• 4.4 电化学噪声（electrochemical noise，EN）28-29
• 五、选题目的及意义29-31
• 第二章 失重实验31-34
• 2.1 实验试剂及设备31-32
• 2.2 失重实验32-33
• 2.2.1 实验方法32
• 2.2.2 数据及分析32-33
• 小结33-34
• 第三章 几种因素对铝合金腐蚀的影响34-52
• 3.1 实验药品、设备及实验前准备34-36
• 3.1.1 主要实验试剂34
• 3.1.2 主要设备34-35
• 3.1.3 工作电极制备35
• 3.1.4 测试溶液及反应条件的获得35
• 3.1.5 电化学测试说明35-36
• 3.2 盐度对铝合金腐蚀的影响36-41
• 3.2.1 盐度对钨铝合金腐蚀的影响36-40
• 3.2.2 对比实验40-41
• 3.3 温度对铝合金腐蚀的影响41-46
• 3.3.1 温度对钨铝合金腐蚀的影响41-44
• 3.3.2 对比实验44-46
• 3.4 pH 值对铝合金腐蚀的影响46-51
• 3.4.1 pH 值对钨铝合金腐蚀的影响46-49
• 3.4.2 对比实验49-51
• 小结51-52
• 第四章 钨铝合金的浸泡实验52-59
• 4.1 实验试剂及设备52-53
• 4.2 阻抗测试53
• 4.3 EIS 图谱分析53-55
• 4.4 电化学噪声实验55-58
• 小结58-59
• 第五章 阳极氧化法制备氧化膜的研究59-64
• 5.1 引言59
• 5.2 阳极氧化制备氧化膜工艺优化59-62
• 5.3 沸水封闭氧化膜初步探讨62-63
• 小结63-64
• 总结与展望64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 个人简历70
• 攻读硕士学位期间发表论文70-71

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