鋁合金攪拌摩擦焊焊縫的電化學(xué)腐蝕行為

劉未來 劉一偉(上海海事大學(xué)， 上海 201306)

鋁合金攪拌摩擦焊焊縫的電化學(xué)腐蝕行為

劉未來 劉一偉(上海海事大學(xué)， 上海 201306)

作為廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域的新型連接技術(shù)，攪拌摩擦焊技術(shù)能夠避免熔化焊過程中形成的缺陷，基于此，本文選擇了6082鋁合金作為研究對象，并就試驗材料、化學(xué)試劑和實驗儀器的選擇以及試驗方法與試樣制備展開分析，希望最終深入論述的6082鋁合金攪拌摩擦焊焊縫的電化學(xué)腐蝕行為，能夠為相關(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來一定啟發(fā)。

6082鋁合金；攪拌摩擦焊；電化學(xué)腐蝕

攪拌摩擦焊技術(shù)能夠?qū)⒑附舆^程中的人為因素降到最低，其具備的無需填絲、無弧光、無飛濺等優(yōu)點也使得該技術(shù)在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)了較為廣泛的應(yīng)用，而考慮到鋁合金車體在我國未來的發(fā)展?jié)摿?，本文就鋁合金攪拌摩擦焊焊縫的電化學(xué)腐蝕行為進(jìn)行的研究便具備著較高的理論意義和工程應(yīng)用價值。

1 試驗材料、化學(xué)試劑和實驗儀器

1.1 化學(xué)試劑和材料

6082-T6鋁合金屬于本文研究的主要材料，其化學(xué)成分如表1所示，實驗所用主要實驗化學(xué)藥品則為分析純純度的氯化鈉、亞硫酸氫鈉、硝酸、磷酸、三氧化鉻，以及優(yōu)級純純度的無水乙醇。

表 1 6082鋁合金化學(xué)成分/at%

1.2 實驗儀器

實驗儀器主要選擇了電子天平、電子分析天平、能譜分析儀、CHI600B型電化學(xué)工作站、金相顯微鏡、電化學(xué)綜合測試系統(tǒng)、掃描電子顯微鏡。

2 試驗方法及試樣制備

在懸臂式攪拌摩擦焊設(shè)備的支持下，筆者確定了試驗用工藝參數(shù)，其中主軸轉(zhuǎn)速、焊接速度、攪拌頭傾角分別設(shè)置為1200r/min、200mm/min、3°，表2則對鋁合金熔化極氣體保護(hù)焊工藝參數(shù)進(jìn)行了直觀展示。

2.1 顯微組織分析

顯微組織分析需要應(yīng)用光學(xué)金相顯微鏡觀察金相試樣的焊縫和組織特征，金相試樣胚需要應(yīng)用環(huán)氧樹脂鑲嵌制作，隨后進(jìn)行粗磨、細(xì)磨、機(jī)械拋光、浸蝕劑腐蝕。

2.2 室溫靜態(tài)失重

靜態(tài)失重試驗的進(jìn)行需要應(yīng)用水磨碳化硅砂紙進(jìn)行樣品打磨，而結(jié)合去離子水沖洗、酒精除油脂、干燥備用環(huán)節(jié)，樣品在腐蝕環(huán)境下懸掛一定時間后，還需要進(jìn)行腐蝕產(chǎn)物的去除，表3為試驗參數(shù)設(shè)置[1]。

表3 測量參數(shù)設(shè)置

2.3 動電位極化曲線

腐蝕現(xiàn)象的解釋需要應(yīng)用動電位極化曲線，筆者選擇了CHI600B型電化學(xué)工作站進(jìn)行解釋，其中的工作面積為1cm2，參比電極與輔助電極分別為飽和甘汞電極和鉑電極，樣品的處理參照靜態(tài)失重試驗。

2.4 電化學(xué)阻抗譜

電化學(xué)阻抗譜測量需要得到電化學(xué)綜合測試系統(tǒng)與POWERSINE軟件支持，測量參數(shù)設(shè)置如表4所示。

表4 測量參數(shù)設(shè)置

2.5 表面形貌觀察

在靜態(tài)失重試驗后，使用掃描電子顯微鏡判斷腐蝕機(jī)理。

3 6082鋁合金攪拌摩擦焊焊縫的電化學(xué)腐蝕行為

3.1 顯微組織分析結(jié)果

結(jié)合顯微組織分析，筆者發(fā)現(xiàn)6082鋁合金軋制過程中的變形導(dǎo)致了呈明顯方向性的板條狀晶粒，而在攪拌摩擦焊接過程中，6082鋁合金組織則發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶，圖1為6082鋁合金焊縫的顯微組織示意圖[2]。

圖1 6082鋁合金焊縫的顯微組織

3.2 動電位極化曲線結(jié)果

在對6082鋁合金動電位極化曲線結(jié)果進(jìn)行的分析中發(fā)現(xiàn)，6082鋁合金與母材相比其攪拌摩擦焊焊縫的腐蝕電位向正向移動，這就直觀說明了其耐腐蝕能力。

3.3 電化學(xué)交流阻抗測量結(jié)果

在對6082鋁合金電化學(xué)交流阻抗測量結(jié)果進(jìn)行的分析中發(fā)現(xiàn)，6082鋁合金電容抗弧半徑大于母材，這說明6082鋁合金焊縫的極化電阻稍大，電化學(xué)反應(yīng)不易進(jìn)行。而通過等效電路分析發(fā)現(xiàn)，6082鋁合金攪拌摩擦焊焊縫與母材的極化電阻分別為3696Ω·cm2、1556Ω·cm2，這說明6082 鋁合金焊縫耐腐蝕性能較為優(yōu)秀。

3.4 靜態(tài)失重試驗結(jié)果

3.5 腐蝕形貌圖

圖2、圖3分別為6082鋁合金焊縫與母材的失重試驗后的表面形貌圖，由此可見6082鋁合金焊縫的腐蝕形貌均一且相對平坦，而母材的腐蝕則較為嚴(yán)重，由此可見6082鋁合金焊縫較高的抗腐蝕性能。

4 結(jié)語

綜上所述，6082鋁合金攪拌摩擦焊焊縫的抗腐蝕性能較為優(yōu)秀。而在此基礎(chǔ)上，本文開展的具體試驗也直觀證明了筆者的結(jié)論。因此，在鋁合金攪拌摩擦焊相關(guān)的研究中，本文內(nèi)容具備較高參考價值。

圖2 6082鋁合金焊縫表面形貌圖

圖3 母材表面形貌圖

[1]李奇,趙軍軍,馬琳,曾慶強,張平.7A52鋁合金攪拌摩擦焊焊縫的電化學(xué)局部腐蝕行為[J].中國表面工程,2010,05∶78-81+85.

[2]趙亞東,沈長斌,劉書華,葛繼平,黃振暉,董春林.5083鋁合金攪拌摩擦焊焊縫的電化學(xué)腐蝕行為[J].大連交通大學(xué)學(xué)報,2008,04∶68-71.