铝阳极具备道理论发生电量大,资源浩博,制作工艺较简单等长处,有理论上是一种美好的牺牲阳极材料。不过铝阳极在运用中存在易钝化,电流速率不高等问题[1]。到现在为止改善铝基阳极运用性能的管用路径是向纯铝中添加活化元素。脉冲电源添加的主要合金元素有Zn、In、Cd、Sn、Mg、Bi、Hg等。不过有点合金元素,如Cd、Hg会污染背景。所以挑选合宜的添加元素变成到现在为止国里外铝阳极的研讨重点之一[2-4]。Al-Zn-In系阳极是研讨最为活跃的铝阳极,在此基础上再添加其它合金元素如Si、Sn、Mg等,还一个跟着一个研发出了一系列的阳极材料[5-8]。Mg的参加量普通为w(Mg)≤2%[9-11],关于Mg元素对铝阳极活化效用的研讨方面的报导较少。
    本文根据合金相电化学原理[12],向便于在外表萌生氧气化膜而钝化的纯铝(ESEC=-0.78 V)中添加便于活化溶解的Mg元素(ESCE=-l.5 V),尝试研讨了随Mg含量增加,合金的团体状况、开路电位以及极化率的变动,以考察Al-Mg合金中α(Al)固溶体和金属间化合物Mg5Al8相在媒介中的电比学行径。
    尝试办法铝合金熔炼尝试原料认为合适而使用工业高纯铝l A85和l号纯镁。1号至5号试样作别为(元素符号前数码为该元素的品质分数):Al-1Mg,Al-5Mg,Al-10Mg,Al-20Mg,Al-30Mg。按品质分数称取合金元素,将铝锭置入坩埚,放入电阻炉中,在760℃下绝对熔融后,参加镁锭,况且迅疾在熔体外表平均撒上阻燃遮盖剂。待Mg绝对熔融后,拌和平均,用ZnCl2精炼,浇铸成Φ20mm×120mm的铸锭,天然冷却。
    显微团体剖析认为合适而使用光学目镜仔细查看团体。
    开路电位的勘测试样尺寸为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溜后,用丙酮除油,留出100mm2的办公平面或物体表面的大小。试样其它局部用蜡烛涂封。勘测装置认为合适而使用的是三电极勘测整体体系,匡助电极为Pt电极,参比电极为达到最高限度轻粉电极。尝试媒介为NaCl溶液,C(NaCl)=3.5%。
    阳极极化曲线的勘测认为合适而使用北京中腐企业PS-268A型电化学勘测系统。待试样开路电位牢稳后,动电位电子扫描法勘测极化曲线。电极平面或物体表面的大小设置为100 mm2,电子扫描速度为10mV/min,电子扫描区间Ek在-20mV~-500 mV。
    尝试最后结果与剖析显微团体镁在铝中的溶解度非常大,由Al-Mg二元状况图[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,发生共晶反响:L=α(Al)十β(Mg5Al8)。当Mg含量较高时,其室温下的团体特点标志为α(Al)相和β(Mg5Al8)相共晶。图1为1号~5号试样的金相照片儿。从图中可以看出在α固溶体上弥漫散布着第二相β,第二相或呈粒状,或呈枝丫状。随着Mg含量的增加,第二相的数目和平面或物体表面的大小也大幅度地增加,相与相之间的间隔减小,尤其是当w(Mg)≥20%时,第二相散布更为密布。因为金属间化合物呈脆性,当β(Mg5Al8)相纯一且平均散布于铝基体中时,是一种较理想的团体状况,否则铸锭易脆裂,并且对铝阳极材料的运用性能有不顺高频脉冲电源利影响。
    图1 Al-Mg阳极材料微观团体金相照片儿开路电位的勘测图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,合金的开路电位渐渐负移。w(Mg)=30%的5号试样的开路点位可达到-1.180V。到现在为止我国运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相具备阳极特别的性质,ESCE为-1.24V[15]。当铝基体中Mg量较高时,Mg5Al8相的平面或物体表面的大小增大,同时含Mg元素的α(Al)固溶体的电位也负移,因此使阳极电位负移,表明合金元素Mg对铝阳极具备较好的活化效用。
    图2不一样镁含量试样的开路电位开路电位的牢稳性高Mg铝阳极在NaCl溶液中的电位牢稳性尝试最后结果如图3所示,5号试样在媒介中的电位牢稳至-1.l80V后,通过长达50h的标定,其变动甚微。究其端由是当w(Mg)(0.6%时,材料外表形成的氧气化膜结构是MgO固溶于Al2O3中,便于钝化。当w(Mg)=1.0%~1.5%,氧气化膜则由铝和镁的氧气化物混合组成,细致精密性变差。Mg含量愈高,氧气化膜的细致精密性愈差,以致阳极材料外表不易钝化,因此也表明,Mg含量较高时,使铝阳极获得活化。
    图3室温下Al-30Mg试样的开路电位任何时间间的变动阳极极化曲线的勘测图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,阳极材料的开始电位负移。随着电位的升高,各阳极的电流疏密程度急速增大,进入了活化状况,并且4#和5#试样的曲线较为平缓,活化地区范围最长,合金的极化率较低,表明Mg元素含量较大时,对铝阳极具备令人满意的活化效用。当w(Mg)=10%时,极化率最大,在电流很钟头就钝化。Al-10Mg和Al-5Mg的活化地区范围很短,并且电位撩动非常大。随着电位的不断升高,各阳极试样进入了钝化区。在钝化地区范围内Al-10Mg的维钝电流疏密程度最小,Al-5Mg次之,可以视为此时合金形成了较为牢稳的膜层。Al-30Mg的维钝电流疏密程度最大,较之Al-10Mg和Al-5Mg,Al-30Mg不易钝化,性能较好。由此证实当w(Mg)=10%后,对于铝阳极具备活化效果。
    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在进入了钝化区时显露出来了拐点,反映了这两个试样的活性溶解不够平均。这主要是因为合金中的化合物β(Mg5Al8)阳极相和α(Al)基体微观相电位不公平衡所致,在媒介中发生了挑选性溶解[12],外表电位较负的相或质点先溶解,继续往前造成电位升涨,随即电位较正的活性源着手施行溶解。
    论断(1)从制备的Al-Mg系合金铸态团体可以看见,合金中析出的Mg5Al8相随Mg含量的增加而增加,况且散布平均。
    (2)在纯铝中参加合金元素Mg,电位表面化负移,并且比较牢稳,电位负移值与Mg含量有关。当w(Mg)=30%时,开路电位达-1.180 V,表明合金元素Mg对铝阳极具备活化效果。
    (3)当合金极化时,Mg含量较高的合金微观团体中部分电位不公平衡,电位较负的局部发生了优先溶解,以致极化曲线上显露出来了一个表面化的拐点。这需求在从今以后的研讨中,经过在Al-Mg二元合金的基础上添加其它活化元素和平均化处置,期望能够减缓或消弭这一现象。