鉬酸鈉對(duì)靶用5083鋁合金耐蝕性能影響的研究

楊志成，周寬，田志強(qiáng)

（1.中國(guó)人民解放軍92419部隊(duì)，遼寧 興城 125106；2.中國(guó)人民解放軍73306部隊(duì)，福建莆田 351111；3.武漢軍械士官學(xué)校 槍械系，武漢 430070）

鉬酸鈉對(duì)靶用5083鋁合金耐蝕性能影響的研究

楊志成1，周寬2，田志強(qiáng)3

（1.中國(guó)人民解放軍92419部隊(duì)，遼寧 興城 125106；2.中國(guó)人民解放軍73306部隊(duì)，福建莆田 351111；3.武漢軍械士官學(xué)校 槍械系，武漢 430070）

目的 提高靶用5083鋁合金材料的耐蝕性。方法 分別運(yùn)用陽(yáng)極極化、交流阻抗及EDS等試驗(yàn)技術(shù)研究鉬酸鈉對(duì)5083鋁合金在3%氯化鈉溶液中的耐蝕性能影響。結(jié)果 鉬酸鈉加入3%氯化鈉溶液以后，該鋁合金的腐蝕電位下降，點(diǎn)蝕電位與腐蝕電位分離，維鈍電流減小，阻抗值增大，抗點(diǎn)蝕能力提高。結(jié)論 鉬酸鈉對(duì)5083鋁合金產(chǎn)生緩蝕作用。

5083鋁合金；耐蝕性；交流阻抗

5083鋁合金材料作為航空靶標(biāo)領(lǐng)域不可缺少的材料[1—3]，在海洋環(huán)境中，易發(fā)生結(jié)構(gòu)腐蝕破壞[4]，而影響到裝備的安全性和使用壽命，因此展開(kāi)對(duì)5083鋁合金材料的腐蝕與防護(hù)研究很重要，可為靶標(biāo)的安全使用和維護(hù)保養(yǎng)提供依據(jù)。5083鋁合金由于本身的耐蝕性[5—7]很好，因此可作為航空靶標(biāo)材料廣泛使用，然而由于點(diǎn)蝕等局部腐蝕的發(fā)生，容易造成結(jié)構(gòu)的損壞[8—10]。筆者選用 5083鋁合金作為研究對(duì)象，采用電化學(xué)試驗(yàn)方法，結(jié)合金相組織觀察和能譜分析研究鉬酸鈉對(duì)其耐蝕性能的影響，為此種鋁合金裝備的安全使用和日常維護(hù)奠定基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)

1.1 材料

試驗(yàn)材料為靶用5083鋁合金，其主要成分（以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)）為Fe 0.4%，Mn 0.6%，Si 0.4%，Mg 4.9%，Cr 0.08%，Cu 0.1%，Al 余量。

1.2 儀器與測(cè)試方法

試驗(yàn)儀器采用 CHI600c電化學(xué)工作站，極化試驗(yàn)和交流阻抗試驗(yàn)均采用三電極體系，參比電極為飽和甘汞電極，輔助電極為鉑電極，試驗(yàn)介質(zhì)選擇濃度分別為0，0.01，0.05，0.1 mol/L鉬酸鈉的3%NaCl溶液。極化試驗(yàn)的掃描速度為1 mV/s，交流阻抗的信號(hào)幅值為 10 mV，頻率范圍為 50 mHz～20 kHz。

將試樣用水砂紙打磨至1500#，用W0.5金剛石研磨膏機(jī)械拋光，無(wú)水乙醇去脂后，冷風(fēng)吹干,進(jìn)行金相組織觀察。電化學(xué)試驗(yàn)完成后，用蒸餾水清洗表面，快速吹干后進(jìn)行能譜分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 極化試驗(yàn)

5083鋁合金在不同濃度鉬酸鈉、中性3%NaCl溶液中的極化曲線如圖1所示。

圖1 5083鋁合金在不同濃度鉬酸鈉的3%NaCl溶液中的極化曲線Fig.1 The polarization curves of 5083 aluminum alloy in 3% NaCl solution containing different concentrations of sodium molybdate

觀察圖 1中的極化曲線特點(diǎn)變化可以看出，溶液中加入鉬酸鈉以后，促使5083鋁合金的極化曲線上出現(xiàn)了明顯的鈍化特征，并且鈍化特征是隨著鉬酸鈉濃度的增加而逐漸變得明顯。腐蝕電位下降，點(diǎn)蝕電位與腐蝕電位分離，分離程度是隨著鉬酸鈉濃度的增加而逐漸增大，而且更重要的是維鈍電流依然保持很小，從而提高了抗點(diǎn)蝕的能力。結(jié)合文獻(xiàn)[11]，鉬酸根離子被鋁還原的產(chǎn)物吸附在電極表面反應(yīng)的活性點(diǎn)上，鋁電極陽(yáng)極區(qū)表面帶正電荷，溶液中的陰離子先通過(guò)靜電吸附到電極表面，然后在電極表面與鋁離子或鋁原子形成配位鍵，阻止了陽(yáng)極腐蝕的繼續(xù)發(fā)生，起到緩蝕作用。

2.2 交流阻抗試驗(yàn)

5083鋁合金在不同濃度鉬酸鈉、中性的3%NaCl溶液中的交流阻抗的Nyquist圖如圖2所示。

圖2 5083鋁合金在不同濃度鉬酸鈉的3%NaCl溶液中的Nyquist圖Fig.2 The Nyquist curves of 5083 aluminum alloy in 3% NaCl solution containing different concentrations of sodium molybdate

觀察Nyquist圖特點(diǎn)，并運(yùn)用如圖3所示的模擬電路和ZSimpWin分析軟件進(jìn)行擬合[12]，得到的結(jié)果見(jiàn)表1。

圖3 5083鋁合金在不同濃度鉬酸鈉的3%NaCl溶液中交流阻抗的模擬等效電路Fig.3 The equivalent circuits to model the impedance behaviour of 5083 aluminum alloy in 3% NaCl solution containing different concentrations of sodium molybdate

表1 5083鋁合金在不同濃度鉬酸鈉3%NaCl溶液中交流阻抗擬合結(jié)果Table 1 The fitting results of electrochemical impedance spectrum of 5083 aluminum alloy in 3% NaCl solution containing different concentrations of sodium molybdate

觀察圖2的圖譜特征，可以看出，溶液中加入鉬酸鈉后，促使低頻部分出現(xiàn)了Warburg阻抗。表明有擴(kuò)散的物質(zhì)傳遞過(guò)程出現(xiàn)，即為擴(kuò)散控制體系，因此可采用圖 3的模擬電路進(jìn)行模擬，其中Rr為電荷傳遞電阻，W為濃差極化電阻。根據(jù)交流阻抗的測(cè)試原理[13]，Nyquist圖中曲線直徑即Rr值的大小，反映阻抗的大小，分析Rr值的變化規(guī)律，即可得出阻抗的變化規(guī)律。比較結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加入鉬酸鈉以后，阻抗變大，緩蝕作用產(chǎn)生，但隨著鉬酸鈉濃度的增加， 阻抗存在變小的趨勢(shì)，當(dāng)濃度達(dá)到0.1 mol/L時(shí)，阻抗小于未加入之時(shí)。由此可見(jiàn)，鉬酸鈉濃度在0.05 mol/L范圍內(nèi)時(shí)，其加入增大了5083鋁合金的阻抗，產(chǎn)生了緩蝕作用。

2.3 金相分析試驗(yàn)

該試驗(yàn)研究的5083鋁合金，在金相顯微鏡下觀察到的組織特征如圖4所示。

圖4 5083鋁合金的顯微組織Fig.4 The microstructure of 5083 aluminum alloy

從圖4可以看出，鋁合金的顯微組織總體上為α固溶體基體＋第二相粒子。5083鋁合金中第二相呈枝丫狀，多在晶界析出，呈網(wǎng)狀分布。第二相上，易造成腐蝕孔洞，對(duì)合金耐蝕性不利[14]。鉬酸鈉的加入，在一定程度上阻滯第二相處出現(xiàn)點(diǎn)蝕，從而提高了鋁合金的耐蝕性。

2.4 EDS試驗(yàn)

圖5 5083鋁合金在含有鉬酸鈉3%NaCl溶液中極化后的成分分析Fig.5 The composition of 5083 aluminum alloy polarized in 3% NaCl solution containing sodium molybdate

5083鋁合金在加有鉬酸鈉的 3%NaCl溶液中極化后的成分分析圖譜如圖5所示。分析圖 5可知，5083鋁合金表面存在鉬酸鹽成分，鉬酸鹽屬于氧化膜型緩蝕劑，與鋁形成中性的鋁鉬酸鹽復(fù)合物覆蓋在鋁表面，形成保護(hù)性緩蝕膜, 從而減小腐蝕。鉬酸鹽這種緩蝕效果的關(guān)鍵是投加之后使鋁的點(diǎn)蝕電位趨于惰性，電流密度下降,

提高了抗點(diǎn)蝕的作用[15]。

3 結(jié)語(yǔ)

鉬酸鈉加入 3%NaCl溶液以后，5083鋁合金的腐蝕電位下降，點(diǎn)蝕電位與腐蝕電位分離，維鈍電流減小，提高了抗點(diǎn)蝕的能力，5083鋁合金的阻抗值增大，可見(jiàn)鉬酸鈉的加入可以提高5083鋁合金緩蝕作用。

綜合極化曲線試驗(yàn)、交流阻抗試驗(yàn)、金相分析及能譜分析試驗(yàn)的結(jié)果，鉬酸鈉對(duì)5083鋁合金具有緩蝕作用。

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Effect of Sodium Molybdate Inhibitor on Corrosion Resistance of 5083 Aluminum Alloy Used for Drone

YANG Zhi-cheng1,ZHOU Kuan2,TIAN Zhi-qiang3

(1.No.92419 Unit of PLA, Xingcheng 125106, China; 2.No.73306 Unit of PLA, Putian 351111, China; 3.Department of Firearm, Wuhan Ordnance Petty Officer Academy of PLA, Wuhan 430070, China)

ObjectiveTo improve the corrosion resistance of 5083 aluminum alloy used for drone.MethodsThe polarization, electrochemical impedance spectrum and energy dispersive spectrometer were employed to study the effect of sodium molybdate inhibitor on the corrosion resistance of 5083 aluminum alloy in 3% NaCl solution.ResultsAfter addition of sodium molybdate in the 3% NaCl solution, the corrosion potential was decreased and separated from the pitting potential, the passivated current was reduced, the impedance was increased, and the capability of inhibiting pitting was promoted.ConclusionSodium molybdate had corrosion inhibition effect on 5083 aluminum alloy.

5083 aluminum alloy; corrosion resistance; alternating current impedance

10.7643/ issn.1672-9242.2016.03.024

TJ04

A

1672-9242(2016)03-0147-04

2016-01-13；

2016-02-23

Received：2016-01-13；Revised：2016-02-23

楊志成（1982—），男，吉林舒蘭人，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)榻饘俨牧系母g與防護(hù)等。

Biography：YANG Zhi-cheng (1982—), Male, from Shulan, Jilin, Master, Engineer, Research focus: corrosion & protection of metal materials.