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搅拌摩擦与缓蚀剂联合作用下铝合金焊缝的室温电化学性能的研究

沈长斌  
【摘要】:利用电化学阻抗谱(EIS),动电位极化曲线(PDP)等电化学原位实时检测技术,结合扫描电子显微镜(SEM),以摩擦搅拌焊(FSW)后的铝合金为研究对象,在室温腐蚀液中,首先对5083铝合金搅拌摩擦接头的电化学腐蚀行为进行了研究。同时与相应的MIG(金属焊条惰性气体保护焊)接头的室温电化学性能进行了比较。在此基础上,对带有包铝层的7075经受大塑性变形后的室温电化学性能进行探究。最后,选用钼酸钠无机缓蚀剂,以及硫脲这种有机缓蚀剂,进行配伍,作为缓蚀剂研究对象,探讨它们对经历大塑性变形前后的2024的腐蚀抑制行为规律。得出以下结论: 1,在室温0.2mol/L NaHSO_3+0.6mol/L NaCl溶液中,主轴转速300r/min,焊接速度160mm/min,搅拌头倾角3°时的FSW焊缝与MIG焊缝、5083母材相比,平均腐蚀速率变小;其腐蚀电位E_(corr)正向移动,腐蚀电流密度密度I_(corr)变小。FSW焊缝表面上只出现少量较浅的点蚀坑,而MIG焊缝和母材表面的点蚀现象较为严重。在室温0.2mol/L NaHSO_3+0.6mol/L NaCl溶液中,主轴转速300r/min,焊接速度160mm/min,搅拌头倾角3°时的FSW焊缝的极化电阻R_p大于MIG焊缝和母材的极化电阻R_p。搅拌摩擦焊接后的焊缝抗腐蚀能力得到提高。 2,对带包铝层7075,带包铝层焊接的FSW焊缝和无包铝层7075三类试样进行了对比腐蚀实验。带包铝层7075得平均腐蚀速率最小,包铝层起到了较好的防护效果,带包铝层焊接的FSW焊缝的平均腐蚀速率较无包铝层母材小,说明搅拌摩擦焊技术能提高铝合金材料耐蚀性能。包铝层母材腐蚀速率最小,无包铝层母材腐蚀速率最大,焊缝腐蚀速率较无包铝层母材小。 3,在室温不添加缓蚀剂0.2mo/.L NaHSO_3和0.6mol/L NaCl溶液中,2024FSW焊缝的抗腐蚀性能要优于2024的抗腐蚀性能.时间、浓度和温度对2024FSW焊缝的缓蚀效率均有一定影响,同时金属表面状态对钼酸钠的缓蚀效率亦有一定程度影响。随着缓蚀剂钼酸钠的添加,2024FSW焊缝缓蚀效率要优于2024的缓蚀效率,且均随浓度增加而增加.增加缓蚀剂吸附时间,缓蚀效率增大,极化电阻R_p和电荷转移电阻R_(ct)增大,界面电容C_c以及双电层电容C_(dl)减小;吸附时间相同的情况下,FSW焊缝的缓蚀效率均比2024母材的高,当吸附时间超过72h,FSW焊缝表面已经形成有效的保护膜。随着温度的升高,2024母材和FSW焊缝的极化电阻均呈先增加,后下降的趋势。说明在腐蚀电解质溶液中,母材和焊缝表面和缓蚀剂钼酸钠的交互作用受动力学因素控制,温度有一个相对高点。同理,条件相同的情况下,焊缝的极化电阻比母材的要高。溶液钼酸钠为一种有效的阳极钝化型缓蚀剂,其作用效果和金属表面状态有关.因FSW焊缝区显微组织结构与母材相比,晶粒尺寸细小,使得缓蚀剂吸附粒子更容易吸附在焊缝表面上,增加覆盖率,减缓其腐蚀反应速率。 4,在室温0.2M NaHSO_3+0.6M NaCl+0.004M钼酸钠的水溶液中,复配不同浓度的硫脲(CH_4N_2S),评价了室温下缓蚀剂协同效应对2024母材及其搅拌摩擦焊焊缝的电化学行为的影响。结果表明:缓蚀剂浓度为0.004MNa_2MoO_4+0.04MCH_4N_2S时,2024铝合金母材和FSW焊缝的极化电阻Rp均达到最大,界面电容C_c及双电层电容C_(dl)最小,腐蚀速率最小,缓蚀效率出现了一极值,协同效应达到最佳。相同条件下,焊缝的缓蚀效率要优于母材的缓蚀效率,焊缝对缓蚀剂的特性吸附能力优于母材。


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