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第8期 周和荣等：7A04铝合金在薄液膜下腐蚀行为 881 流分布的信息，即当相位角超过一45°时，电流分布 1 是均匀的，此时可以由所获得的极化电阻来精确地 实验材料与方法 确定材料的腐蚀速率.Mahdy等)采用EIS方法研 实验材料为7A04铝合金(LC4超硬铝，T6 究了被55%A1Zn合金涂覆的钢材在含氯离子的 态)，化学成分（质量分数，%）为：Si,0.068;Fe, 薄液膜(15~888m)下的腐蚀行为，结果表明：在 0.42;Cu,1.51;Mn,0.24;Mg,2.62;Zn,5.99; 液膜厚度为15~100m的范围内，腐蚀速率随液膜 Ti,0.015;Al,余量.试样表面除去包铝层 厚度的增大迅速减小；在100~888m范围内，与液 电化学实验装置采用自制薄液膜装置（如 膜厚度几乎无关.Cheng等]采用动电位阴极极 图1)，采用三电极体系，工作电极为7A04铝合金， 化和交流阻抗技术对2024一T3铝合金在氯化钠薄 工作电极面积为0.283cm2(直径为6mm),对电极 液膜下的腐蚀行为进行了研究，通过对不同厚度薄 为围绕工作电极的多道圆环形铂丝，参比电极为饱 液膜下的交流阻抗进行分析认为：在腐蚀初期阶段， 和甘汞电极($CE),研究电极表面经金相砂纸逐级 铝合金在105m厚度液膜下的腐蚀最快，这是因为 打磨至2000#，最后用2.5m的金刚石研磨膏抛 此时腐蚀阳极反应占控制地位；在腐蚀中期，腐蚀速 光；实验前电极经丙酮除油，去离子水清洗后吹干， 度最快出现在170m薄液膜下，此时腐蚀控制步骤 将试样安装好，调整试样表面水平，然后在电极表面 转变为阴极反应；而在极薄液膜下(62m),由于阳 上形成厚度一定的薄液膜，测量不同液膜厚度下腐 极反应被抑制而使腐蚀速度最慢，本文利用上述文 蚀不同时间的交流阻抗曲线，为了保证电化学交流 献提及的实验装置原理自制了薄液膜装置，采用电 阻抗谱测量过程中研究电极表面上的电流均匀分布 化学交流阻抗、扫描电镜和光电子能谱等实验及分 和液膜厚度稳定，实验过程中应密封实验装置和保 析方法研究了7A04铝合金在1molL-硫酸钠溶 持静止，保证在整个监测过程中液膜保持稳定连续， 液(pH=5)中的腐蚀行为 欧姆表 A-A 螺旋测微琴 参比电极 辅助电极 辅助 盖板 电极 工作 工作电极 溶液 导线 树脂 聚四氟乙烯 水平台 节 图1薄液膜研究电解池装置示意图 Fig.I Schematic diagram of the experimental arrangement for thin electrolyte films 溶液介质为1molL1硫酸钠(Na2S04)溶液 合金组织主要含有基体aAl、固溶相T相(Mgnz) (pH=5),电化学阻抗谱测试在EG&G公司生产 以及金属间化合物Al7CuzFe、(Al,Cu)s(Fe,Cu) PARSTAT2273电化学工作站上进行，测试频率范 和Mg2Si(分别对应图2(b)中a,b和c点)·当7A04 围为100~0.005伍，正弦波信号幅值为5mV,扫频 铝合金在腐蚀性介质（如氯化钠，硫酸钠溶液等）中 方向从高频到低频.实验温度为25士4℃.腐蚀产 会导致合金中第二相的腐蚀电位与铝基体不同而成 物形貌采用扫描电镜(SEM)观察，通过能谱(EDX) 为腐蚀电池的阴极或阳极，含Cu、Fe相一般作为阴 和光电子能谱(XPS)分析腐蚀产物 极相加速铝基体的腐蚀，而含Mg相一般作为阳极 2实验结果分析 相溶解10，因此7A04铝合金的腐蚀从局部腐蚀开 始.另外，材料在冶炼、轧制和加工过程中产生的杂 2.1组织形貌 质、孔隙、凹陷等各种缺陷，皆会影响材料的腐蚀 图2为7A04铝合金(T6态)的组织形貌.7A04铝 性能.流分布的信息即当相位角超过－45°时电流分布 是均匀的此时可以由所获得的极化电阻来精确地 确定材料的腐蚀速率．Mahdy 等［7］采用 EIS 方法研 究了被55％Al－Zn 合金涂覆的钢材在含氯离子的 薄液膜（15～888μm）下的腐蚀行为．结果表明：在 液膜厚度为15～100μm 的范围内腐蚀速率随液膜 厚度的增大迅速减小；在100～888μm 范围内与液 膜厚度几乎无关．Cheng 等［8－9］采用动电位阴极极 化和交流阻抗技术对2024－T3铝合金在氯化钠薄 液膜下的腐蚀行为进行了研究通过对不同厚度薄 液膜下的交流阻抗进行分析认为：在腐蚀初期阶段 铝合金在105μm 厚度液膜下的腐蚀最快这是因为 此时腐蚀阳极反应占控制地位；在腐蚀中期腐蚀速 度最快出现在170μm 薄液膜下此时腐蚀控制步骤 转变为阴极反应；而在极薄液膜下（62μm）由于阳 极反应被抑制而使腐蚀速度最慢．本文利用上述文 献提及的实验装置原理自制了薄液膜装置采用电 化学交流阻抗、扫描电镜和光电子能谱等实验及分 析方法研究了7A04铝合金在1mol·L －1硫酸钠溶 液（pH＝5）中的腐蚀行为． 1 实验材料与方法 实验材料为 7A04 铝合金 （LC4 超硬铝T6 态）化学成分（质量分数％） 为：Si0∙068；Fe 0∙42；Cu1∙51；Mn0∙24；Mg2∙62；Zn5∙99； Ti0∙015；Al余量．试样表面除去包铝层． 电化学实验装置采用自制薄液膜装置 （如 图1）采用三电极体系工作电极为7A04铝合金 工作电极面积为0∙283cm 2（直径为6mm）对电极 为围绕工作电极的多道圆环形铂丝参比电极为饱 和甘汞电极（SCE）．研究电极表面经金相砂纸逐级 打磨至2000＃最后用2∙5μm 的金刚石研磨膏抛 光；实验前电极经丙酮除油去离子水清洗后吹干． 将试样安装好调整试样表面水平然后在电极表面 上形成厚度一定的薄液膜测量不同液膜厚度下腐 蚀不同时间的交流阻抗曲线．为了保证电化学交流 阻抗谱测量过程中研究电极表面上的电流均匀分布 和液膜厚度稳定实验过程中应密封实验装置和保 持静止保证在整个监测过程中液膜保持稳定连续． 图1 薄液膜研究电解池装置示意图 Fig．1 Schematic diagram of the experimental arrangement for thin electrolyte films 溶液介质为1mol·L －1硫酸钠（Na2SO4）溶液 （pH＝5）．电化学阻抗谱测试在 EG＆G 公司生产 PARSTAT 2273电化学工作站上进行测试频率范 围为100～0∙005Hz正弦波信号幅值为5mV扫频 方向从高频到低频．实验温度为25±4℃．腐蚀产 物形貌采用扫描电镜（SEM）观察通过能谱（EDX） 和光电子能谱（XPS）分析腐蚀产物． 2 实验结果分析 2∙1 组织形貌 图2为7A04铝合金（T6态）的组织形貌．7A04铝 合金组织主要含有基体α－Al、固溶相 η相（MgZn2） 以及金属间化合物 Al7Cu2Fe、（AlCu）6（FeCu） 和 Mg2Si（分别对应图2（b）中 a、b 和 c 点）．当7A04 铝合金在腐蚀性介质（如氯化钠硫酸钠溶液等）中 会导致合金中第二相的腐蚀电位与铝基体不同而成 为腐蚀电池的阴极或阳极含 Cu、Fe 相一般作为阴 极相加速铝基体的腐蚀而含 Mg 相一般作为阳极 相溶解［10］因此7A04铝合金的腐蚀从局部腐蚀开 始．另外材料在冶炼、轧制和加工过程中产生的杂 质、孔隙、凹陷等各种缺陷皆会影响材料的腐蚀 性能． 第8期 周和荣等：7A04铝合金在薄液膜下腐蚀行为 ·881·