【摘要】：本課題通過對感應(yīng)熔煉Zn-Al-Mg合金熔煉行為和Zn-Al-Mg合金腐蝕機制的研究,在模擬海水腐蝕實驗和電化學(xué)實驗的基礎(chǔ)上,研究Zn-Al-Mg合金的腐蝕過程和陰極保護作用,揭示Zn-Al-Mg合金的腐蝕機理,為Zn-Al-Mg合金冶金的應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。通過Zn-Al-Mg合金相圖分析,初步確定共晶成分鋅鋁鎂合金及其熔煉工藝參數(shù);采用感應(yīng)熔煉法制備一系列不同成分鋅合金試樣;通過X射線衍射儀(XRD)分析熔煉鋅合金試樣的物相,采用光學(xué)顯微鏡(OM)和掃描電鏡(SEM)等表征方法觀察和分析其微觀組織。通過在3.5%Na Cl溶液中的全浸腐蝕實驗,分析計算不同成分鋅合金自腐蝕速率,用X射線衍射儀分析腐蝕產(chǎn)物,采用掃描電鏡觀察分析鋅合金試樣在3.5%Na Cl溶液中腐蝕后的形貌以及微區(qū)成分;通過電化學(xué)實驗研究鋅合金試樣在3.5%Na Cl溶液中的極化曲線、自腐蝕電流、自腐蝕電位和交流阻抗圖譜,探討鋅合金的腐蝕性能及其腐蝕機理。通過鋅鋁鎂合金在3.5%Na Cl溶液中的犧牲陽極法的陰極保護實驗,分析其陰極保護工作電位、陰極保護工作電流、陰極保護電容量和陰極保護電流效率,探討鋅鋁鎂合金作為犧牲陽極材料的陰極保護效果。研究結(jié)果表明:采用Zn、5083鋁合金、AZ31B鎂合金,在熔煉溫度為700℃,最佳澆鑄溫度為550℃時Al、Mg元素的燒損率為3%和12%,熔煉獲得共晶合金Zn-6.02Al-3.1Mg和Zn-10.98Al-2.94Mg。這兩種合金由枝晶狀富Zn或Mg的Al固溶體組織、塊狀富Al或Mg的Zn固溶體組織、網(wǎng)狀Zn/Al/Mg Zn2三元共晶組織組成。Zn-6.02Al-3.1Mg合金在3.5%Na Cl溶液的自腐蝕速率為0.0287 mg/m~2.h,約為純Zn的1/8;陽極極化曲線鈍化現(xiàn)象輕微,自腐蝕電位為-1.25 V,自腐蝕電流密度為1.31 m A/cm~2,交流阻抗值為13500Ω.cm~2。與Zn、Zn-5.7Al、Zn-10.98Al-2.94Mg合金相比,Zn-6.02Al-3.1Mg具有自腐蝕速率低、自腐蝕電位負、自腐蝕電流密度小、陽極鈍化輕微等優(yōu)點。Zn、Zn-5.7Al、Zn-10.98Al-2.94Mg和Zn-6.02Al-3.1Mg作為陽極,在3.5%Na Cl溶液中進行陰極保護實驗結(jié)果表明,Zn、Zn-5.7Al、Zn-10.98Al-2.94Mg的陰極保護電位和保護電流穩(wěn)定性不高,Zn-6.02Al-3.1Mg合金24小時后的陰極保護電位和保護電流就穩(wěn)定在-950 m V左右和0.62~0.66 m A,陰極保護效率最大達到80.43%,在陰極保護過程中作為陽極具有較大和較穩(wěn)定的電位熱力學(xué)驅(qū)動力、穩(wěn)定的陰極保護工作電流和較高的陰極保護電流效率。Zn-6.02Al-3.1Mg合金的腐蝕機制是Zn、Mg、Al等氧化反應(yīng)為主,鋅合金表面形成結(jié)構(gòu)致密、粘連性好、導(dǎo)電性低的不溶性膠狀物質(zhì)羥基氯化鋅Zn_5(OH)_8Cl_2.H_2O腐蝕產(chǎn)物,形貌如蜂巢結(jié)構(gòu)膜,既不抑制陽極氧化反應(yīng)、也不加速陽極自腐蝕過程,在鋅合金表面形成致密的保護膜,對腐蝕介質(zhì)的傳輸形成堵塞,有效的阻止腐蝕反應(yīng)向鋅合金內(nèi)部進行,是一種保護性腐蝕產(chǎn)物。與純Zn疏松多孔的Zn O和Zn(OH)_2等大量針葉狀腐蝕產(chǎn)物是有區(qū)別的。而Mg的加入促進了Zn(OH)_2向Zn_5(OH)_8Cl_2.H_2O轉(zhuǎn)變,抑制了Zn(OH)_2向Zn O的轉(zhuǎn)變。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TF813;TG178
【圖文】：

近 30 年來，人們對它進行了非常細致地研究[12]。該系鍍層不蝕性能，還擁有優(yōu)良的涂裝性、延展性及高的抗刮傷性能，能夠重的腐蝕環(huán)境。但是在之前的研究中，鋅鋁鎂合金多數(shù)以熱鍍在層的方式達到防腐蝕的目的，對于鋅鋁鎂合金本身的耐腐蝕性能極材料的研究比較少，本文嘗試對此進行探究。鋁鎂合金（Zn-Al-MgAlloys）鋅鋁鎂合金的發(fā)展鋁鎂合金是在熱浸鍍技術(shù)快速發(fā)展的大環(huán)境下出現(xiàn)的[13]，如圖 1種應(yīng)用非常廣泛的防腐方法，其最早在法國出現(xiàn)，并于 1836 年產(chǎn)[14]。而鋅因為價格低廉、對環(huán)境危害性低及以下一些優(yōu)異的性材的保護鍍層。其一是在大氣等環(huán)境下不容易被腐蝕；其二是具保護特性，鋅與一些常見的金屬如 Fe、Cu、Ni、Cr 等相比具有與電解液接觸時，會優(yōu)先犧牲自身，從而保護鋼鐵。

商 鋼板商品名鍍層成分（質(zhì)量比Al Mg Si 制鋼 ZAM 6.0 3.0 -- 日鐵DymaZinc -- 0.5 -- Super Dyma 11.0 3.0 0.2集團 Magzie 1.6 1.6 -- 鋼聯(lián) Corrender 2.0 2.0 -- gitter Stroncoat 1.0-2.0 1.0-2.0 -- 洛米塔爾 Magneils 3.5 3.0 -- 鎂合金的三元相圖三元合金相圖如圖 1-2，由 Zn-Al-Mg 三元合金相圖知，含有富 Zn 相( HCP)、富 Al 相(FCC)、MgZn2相和 Mg2Z凝固中總共可能會存在六個二元反應(yīng)和七個三元反應(yīng)，可Al8，Mg3Zn3Al2，MgZn2，Mg2Zn11以及 Zn-Al 等化合物

【參考文獻】

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本文編號：2731444