6×××系铝合金中第二相Mg2Si的局部腐蚀机理研究

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6×××系铝合金由于易加工成型,且具有密度低、铸造性能优良,耐蚀性能较强等优点,在航天、轨道交通等领域得到了广泛的应用。但是在提高合金综合性能的同时,由于加入的合金元素溶解度较低,容易在合金中形成第二相,例如Mg2Si,这些第二相和基体的电化学性质不同,容易和周围基体发生电偶腐蚀,大大降低了材料的服役寿命。因此针对这一问题,本文对6×××系铝合金中第二相Mg2Si的局部腐蚀机理进行了研究。本文采用扫描振动电极技术(SVET)对耦合的纯铝/Mg2Si(大块)合金在不同pH、0.01 M NaCl溶液中的电偶腐蚀行为进行了探究,同时结合电化学测试、X射线光电子能谱(XPS)以及X射线能谱分析(EDX)分别对大块Mg2Si腐蚀过程中涉及的电化学信息,所形成产物膜的组成、表面元素分布及其沿腐蚀深度方向的分布进行了分析。SVET测试表明,在酸性和近中性条件下,大块Mg2Si在腐蚀的初期相对纯铝作为阳极,随着反应的进行,纯铝逐渐转化为阳极。碱性条件下Mg2Si则相对于纯铝一直作为阴极。将耦合和未耦合的Mg2Si表面的平均阳极电流密度进行比较,结果显示在酸性和近中性条件下,纯Al对耦合Mg2Si的阳极溶解有促进作用。动电位极化和电化学阻抗测试结果均表明Mg2Si在酸性条件下发生了活性溶解,其腐蚀速率随着溶液pH的增加而逐渐降低。EDX分析表明正是由于酸性和近中性条件下Mg2Si中的Mg会发生选择性溶解,从而引起Si在表面富集,使得纯铝在腐蚀后期表面发生局部腐蚀。XPS分析发现,酸性溶液浸泡后的产物膜外层主要为Mg的二价化合物和SiO2,中间层仍以Mg的二价化合物为主,同时存在MgO和SiO2。内层则以金属态的Mg和单质Si为主,含有少量MgO和SiO2。近中性条件下,产物膜外层主要为Mg(OH)2、MgO和少量MgCO3、MgCl2,中间层为MgO、Mg(OH)2和Si的氧化物,内层以金属态的Mg、单质Si为主,同时含有少量MgO以及SiO2。碱性溶液中产物膜外层主要为Mg(OH)2和MgO,中间层主要为MgO、单质Si以及少量SiO2、Mg(OH)2,内层以MgO和单质Si为主,含有少量SiO2。采用灵敏度因子法进行定量分析同样证明了Mg2Si在酸性溶液中会发生Mg的选择性溶解,而在碱性溶液中Mg不溶解。
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