铝阳极具有理论发生电量大，资源丰富，制造工艺较简单等优点，在理论上是一种很好的牺牲阳极材料。但是铝阳极在使用中存在易钝化，电流效率不高等问题[1]。目前改善铝基阳极使用性能的有效途径是向纯铝中添加活化元素。添加的主要合金元素有Zn、In、Cd、Sn、Mg、Bi、Hg等。但是有些合金元素，如Cd、Hg会污染环境。所以选择合适的添加元素成为目前国内外铝阳极的研究重点之一[2-4]。Al-Zn-In系阳极是研究最为活跃的铝阳极，在此基础上再添加其他合金元素如Si、Sn、Mg等，还相继开发出了一系列的阳极材料[5-8]。Mg的加入量一般为w（Mg）≤2％[9-11]，关于Mg元素对铝阳极活化作用的研究方面的报道较少。
    本文依据合金相电化学原理[12]，向易于在表面产生氧化膜而钝化的纯铝（ESEC＝－0.78 V）中添加易于活化溶解的Mg元素（ESCE=－l.5 V），试验研究了随Mg含量增加，合金的组织状态、开路电位以及极化率的变化，以考察Al-Mg合金中α（Al）固溶体和金属间化合物Mg5Al8相在介质中的电比学行为。
    试验方法铝合金熔炼试验原料采用工业高纯铝l A85和l号纯镁。1号至5号试样分别为（元素符号前数字为该元素的质量分数）：Al-1Mg，Al-5Mg，Al-10Mg，Al-20Mg，Al-30Mg。按质量分数称取合金元素，将铝锭置入坩埚，放入电阻炉中，在760℃下完全熔化后，加入镁锭，并且迅速在熔体表面均匀撒上阻燃覆盖剂。待Mg完全熔化后，搅拌均匀，用ZnCl2精炼，浇铸成Φ20mm×120mm的铸锭，自然冷却。
    显微组织分析采用光学显微镜观察组织。
    开路电位的测量试样尺寸为Φ20mm×10mm，在其一端面钻孔，引出铜线。另一端面经240＃、360＃、500＃、800＃水砂纸逐级打磨平整光滑后，用丙酮除油，留出100mm2的工作面积。试样其他部分用石蜡涂封。测量装置采用的是三电极测量体系，辅助电极为Pt电极，参比电极为饱和甘汞电极。试验介质为NaCl溶液，C（NaCl）=3.5％。
    阳极极化曲线的测量采用北京中腐公司PS-268A型电化学测量系统。待试样开路电位稳定后，动电位扫描法测量极化曲线。电极面积设置为100 mm2，扫描速度为10mV／min，扫描区间Ek在-20mV～-500 mV。
    试验结果与分析显微组织镁在铝中的溶解度很大，由Al－Mg二元状态图[13]可以看出，在共晶温度时，最大溶解度为17.4％。在450℃时w（Mg）=35.0％处，发生共晶反应：L＝α（Al）十β（Mg5Al8）。当Mg含量较高时，其室温下的组织特征为α（Al）相和β（Mg5Al8）相共晶。图1为1号～5号试样的金相照片。从图中可以看出在α固溶体上弥散分布着第二相β，第二相或呈粒状，或呈枝杈状。随着Mg含量的增加，第二相的数量和面积也大幅度地增加，相与相之间的间隔减小，特别是当w（Mg）≥20％时，第二相分布更为密集。由于金属间化合物呈脆性，当β（Mg5Al8）相单一且均匀分布于铝基体中时，是一种较理想的组织状态，否则铸锭易脆裂，而且对铝阳极材料的使用性能有不利影响。
    图1 Al－Mg阳极材料微观组织金相照片开路电位的测量图2为室温下各试样在NaCl溶液中的开路电位。由图中可以看出，随着Mg含量的增加，合金的开路电位逐渐负移。w（Mg）＝30％的5号试样的开路点位可达到-1.180V。目前我国使用的铝合金阳极材料的开路电位要求在-1.18 VSCE～-1.10VSCE[14]之间。当Mg含量较高时已使铝阳极的开路电位达到这一范围。铝－镁合金中形成的Mg5Al8相具有阳极特性，ESCE为-1.24V[15]。当铝基体中Mg量较高时，Mg5Al8相的面积增大，同时含Mg元素的α（Al）固溶体的电位也负移，从而使阳极电位负移，表明合金元素Mg对铝阳极具有较好的活化作用。
    图2不同镁含量试样的开路电位开路电位的稳定性高Mg铝阳极在NaCl溶液中的电位稳定性试验结果如图3所示，5号试样在介质中的电位稳定至-1.l80V后，经过长达50h的测定，其变化甚微。究其原因是当w（Mg）（0.6％时，材料表面形成的氧化膜结构是MgO固溶于Al2O3中，易于钝化。当w（Mg）＝1.0％～1.5％，氧化膜则由铝和镁的氧化物混合组成，致密性变差。Mg含量愈高，氧化膜的致密性愈差，致使阳极材料表面不易钝化，从而也表明，Mg含量较高时，使铝阳极得到活化。
    图3室温下Al－30Mg试样的开路电位随时间的变化阳极极化曲线的测量图4为各试样的极化曲线。从图4中可以看出随着Mg含贳的增加，阳极材料的起始电位负移。随着电位的升高，各阳极的电流密度急剧增大，进入活化状态，而且4＃和5＃试样的曲线较为平缓，活化区域最长，合金的极化率较低，表明Mg元素含量较大时，对铝阳极具有良好的活化作用。当w（Mg）＝10％时，极化率最大，在电流很小时就钝化。Al－10Mg和Al－5Mg的活化区域很短，而且电位波动很大。随着电位的不断升高，各阳极试样进入钝化区。在钝化区域内Al－10Mg的维钝电流密度最小，Al－5Mg次之，可以视为此时合金形成了较为稳定的膜层。Al－30Mg的维钝电流密度最大，较之Al－10Mg和Al－5Mg，Al－30Mg不易钝化，性能较好。由此证明当w（Mg）＝10％后，对于铝阳极具有活化效果。
    图4室温下Al－Mg系合金在3.5％NaCl溶液中的极化曲线－20Mg和Al－30Mg在进入钝化区时出现了拐点，反映了这两个试样的活性溶解不够均匀。这主要是由于合金中的化合物β（Mg5Al8）阳极相和α（Al）基体微观相电位不平衡所致，在介质中发生了选择性溶解[12]，表面电位较负的相或质点先溶解，进而导致电位上升，随后电位较正的活性源开始进行溶解。
    结论（1）从制备的Al－Mg系合金铸态组织可以看到，合金中析出的Mg5Al8相随Mg含量的增加而增加，并且分布均匀。
    （2）在纯铝中加入合金元素Mg，电位明显负移，而且比较稳定，电位负移值与Mg含量相关。当w（Mg）＝30％时，开路电位达－1.180 V，表明合金元素Mg对铝阳极具有活化效果。
    （3）当合金极化时，Mg含量较高的合金微观组织中局部电位不平衡，电位较负的部分发生了优先溶解，致使极化曲线上出现了一个明显的拐点。这需要在今后的研究中，通过在Al－Mg二元合金的基础上添加其他活化元素和均匀化处理，希望能够减轻或消除这一现象。