一种采用低浓度缓蚀剂提升铝基非晶合金点蚀抗力的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用低浓度缓蚀剂提升铝基非晶合金点蚀抗力的方法，属于铝合金技术领域。该方法是以硝酸钠作为缓蚀剂，将缓蚀剂添加到腐蚀介质中，从而对铝基非晶合金起到缓蚀作用。本发明专利技术通过向腐蚀介质中单独施用少量硝酸钠，就可以对铝基非晶合金起到缓解腐蚀的作用：当腐蚀介质中添加少量硝酸钠，铝基非晶合金的点蚀电位提高100mV；当硝酸钠的施用量达到一定浓度，铝基非晶合金的极化行为由点蚀转变成过钝化，点蚀现象100％受到抑制，并且过钝化电位达到200mV

A method of improving pitting resistance of Al based amorphous alloy with low concentration inhibitor

The invention discloses a method for improving the pitting resistance of an aluminum based amorphous alloy by using a low concentration corrosion inhibitor, which belongs to the technical field of aluminum alloy. In this method, sodium nitrate is used as corrosion inhibitor, and the inhibitor is added to the corrosion medium, so as to play a role in corrosion inhibition of aluminum based amorphous alloy. By applying a small amount of sodium nitrate to the corrosion medium alone, the invention can alleviate the corrosion of the aluminum base amorphous alloy: when a small amount of sodium nitrate is added to the corrosion medium, the pitting potential of the aluminum base amorphous alloy is increased by 100mV; when the application amount of sodium nitrate reaches a certain concentration, the polarization behavior of the aluminum base amorphous alloy changes from pitting to overpassivation, and the pitting phenomenon is 100% inhibited And the over passivation potential reaches 200mV

【技术实现步骤摘要】
一种采用低浓度缓蚀剂提升铝基非晶合金点蚀抗力的方法
本专利技术涉及铝合金
，具体涉及一种采用低浓度缓蚀剂提升铝基非晶合金点蚀抗力的方法。
技术介绍
控制腐蚀的技术手段有很多，其中降低环境的侵蚀性，是一个重要的方法，其中最重要的一点就是缓蚀剂的施用。缓蚀剂的种类众多，分别通过限制阳极反应、阴极反应或者两者兼有来发挥作用，这也成为合理的给缓蚀剂分类的原则。当进行浸泡实验时，在铝合金体系中典型的阳极缓蚀剂能够显著提高点蚀电位或抑制点蚀的萌生。阴极缓蚀剂主要减慢氧的还原反应速率，因此与其相伴发生的氧化反应也会受到抑制。这会导致腐蚀速率整体的降低，同时会降低自然腐蚀电位。一款性能优异的阴极缓蚀剂通常可以使腐蚀电位恰好降低到低于合金的点蚀电位或者再钝化电位。可溶性的缓蚀剂通常以离子形式存在于溶液中，能够有效的抑制铝合金腐蚀的无机阴离子包括铬酸盐、磷酸盐、高锰酸盐、硝酸盐、钒酸盐、钼酸盐、钨酸盐和硅酸盐。常见的阳离子缓蚀剂有锶、铈、锌等元素。常见的有机类缓蚀剂包括磷酸酯、磺酸盐、苯酸盐、硫醇、唑类和胺类等。缓蚀剂种类如此巨大，是否发挥缓蚀作用会随着所使用的材料以及材料所处的腐蚀环境变化而变化。传统的晶体材料，特别是铝合金，组织中含有大量的金属间化合物，对局部腐蚀极其敏感，有可能掩盖缓蚀剂的作用，因此有时会导致缓蚀剂失效或者添加浓度很高，导致环境污染和浪费。非晶态铝合金具有高的比强度、良好的韧性和相对良好的耐腐蚀性能，其抗拉强度可超过1000MPa，已超过目前高强钢的水平，比强度可与陶瓷媲美，并保持了良好的塑性和高温稳定性。它的出现为发展轻质超高强金属结构材料提供了一条新的途径。然而，目前限制该类材料应用的主要因素是Al基非晶合金的玻璃形成能力很差，近年来，科研人员不断寻找具有高非晶形成能力的铝合金体系，先后展开了利用团簇稳定线模型、利用熔盐对合金熔体进行净化处理、根据临界冷速估算法等理论与实践方法提高非晶形成能力，并发现了以Al86Ni6Y4.5Co2La1.5成分为代表的高非晶形成能力成分体系，将铝基非晶合金的临界尺寸提高到1.5mm以上。铝基非晶合金的耐蚀性良好，但对广泛应用还不够。相对于其他合金体系非晶，铝基非晶耐点蚀能力仍存在差距，如与Fe基和Zr基合金体系相比。铝合金包括铝基非晶合金在含氯环境中的点蚀电位通常低于0VSCE，即使介质中氯离子浓度仅有0.01M，高形成能力铝基非晶合金的点蚀电位仅有-100mVSCE。因此寻找一种与铝基非晶合金配合使用，使缓蚀剂在低浓度条件下可显著提升铝基非晶合金点蚀抗力方法意义重大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种采用低浓度缓蚀剂提升铝基非晶合金点蚀抗力的方法，该方法消除了晶体材料的结构缺陷对缓蚀剂的干扰，缓蚀剂施用量很低的条件下，点蚀抗力大幅提升。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种采用低浓度缓蚀剂提升铝基非晶合金点蚀抗力的方法，该方法是以硝酸钠作为缓蚀剂，将缓蚀剂添加到腐蚀介质中，从而对铝基非晶合金起到缓蚀作用。该方法包括如下步骤：(1)将高非晶形成能力铝合金制备成铝基非晶合金电极；(2)利用电化学工作站测试铝基非晶合金在添加缓蚀剂的腐蚀介质中的动电位极化曲线；电化学工作站中，将铝基非晶合金电极作为工作电极，与参比电极(饱和甘汞电极)和对电极(铂片)组成三电极体系，腐蚀介质中分别添加不同量的缓蚀剂；(3)铝基非晶合金在腐蚀介质中的极化特征会在添加缓蚀剂后发生转变，当缓蚀剂浓度不足时，表现为点蚀特征；当极化特征由点蚀转变为过钝化特征时，缓蚀剂浓度达到临界浓度；(4)控制腐蚀介质中缓蚀剂的浓度等于或大于临界浓度时，点蚀100％受到抑制。所述腐蚀介质为NaCl溶液时，向NaCl溶液中加入硝酸钠作为缓蚀剂；当溶液中Cl–浓度与NO3–浓度的比值等于或大于1：3时，能够完全抑制铝基非晶合金的点蚀现象。上述步骤(1)中，将高非晶形成能力铝合金制备成铝基非晶合金电极的过程包括如下步骤：(a)所述高非晶形成能力铝合金为Al-TM-RE合金体系中非晶形成能力较强的Al86Ni6Co2Y4.5La1.5合金(原子比)；按照Al86Ni6Co2Y4.5La1.5合金的化学成分配料，并采用真空电弧炉熔炼制备母合金，该化学成分能够保证制备的合金条带为完全非晶态；(b)采用单辊熔体急冷方法将母合金制备成铝基非晶合金条带；(c)将铝基非晶合金条带与导线连接，并利用环氧树脂封装，仅暴露出铝基非晶合金条带的端面，即获得铝基非晶合金电极。上述步骤(2)进行动电位极化行为测试过程中，极化曲线扫描区间为相对于腐蚀电位-150mV开始，直至合金发生点蚀为止。上述步骤(2)中，在铝基非晶合金在0.01mol/L的NaCl腐蚀液中，对极化行为随硝酸钠浓度变化进行观察；当硝酸钠浓度为0.03mol/L时，极化行为由点蚀转变为过钝化，铝基非晶合金的点蚀现象100％受到抑制，过钝化电位达到200VSCE。本专利技术设计原理如下：铝基非晶合金结构和成分的均匀性，可以有效避免晶体材料中位错、晶界、金属间化合物等结构缺陷对腐蚀的加速作用。铝基非晶合金在氯化钠溶液中具有显著的自钝化特征，并且点蚀特征也非常显著，点蚀电位的分辨度非常高，有利于点蚀与过钝化现象转变的观察。当缓蚀剂浓度达到一定值，铝基非晶合金的点蚀受到抑制，极化行为由点蚀转变为过钝化。传统铝合金，如2024，由于组织中含有大量的金属间化合物，对局部腐蚀非常敏感。例如硝酸钠，对铝基非晶合金可以起到有效的缓蚀作用，但是对2024铝合金无法起到有效的缓蚀作用。本专利技术提出一种超低浓度缓蚀剂大幅提升铝基非晶合金点蚀抗力的方法具有以下优点：1、铝基非晶相对于其他非晶形成体系价格低廉。2、铝基非晶合金发生点蚀/过钝化转变时，点蚀100％受到抑制。3、铝基非晶合金可以有效排除结构不均匀性放大缓蚀剂作用效果。4、该方法对铝基非晶合金进行处理，在超低浓度即可起到缓蚀作用。附图说明图1是铝基非晶合金形貌；其中：(a)TEM照片；(b)选取电子衍射图；图2是铝基非晶合金在不同浓度氯化钠/硝酸钠复配溶液中的动电位极化曲线；图3是铝基非晶合金在不同浓度氯化钠/硝酸钠复配溶液中的电化学阻抗谱；图4是铝基非晶合金在不含有硝酸钠的氯化钠溶液中浸泡后的腐蚀形貌及局部元素分布图。图5是铝基非晶合金在含有临界浓度以上硝酸钠的氯化钠溶液中浸泡后的腐蚀形貌及局部元素分布图。图6是2024铝合金在添加与不添加缓蚀剂的溶液中极化曲线。具体实施方式以下结合附图及实施例详述本专利技术。本专利技术为采用低浓度缓蚀剂提升铝基非晶合金点蚀抗力的方法。首先制备高非晶形成能力铝合金，以高玻璃形成能力Al86Ni6Y4.5Co2La1.5(原子比)合金为原料，利用真空电弧熔炼炉制备母合金，采用氩气作为保护气，反复熔炼三次，使合金成分达到均匀，熔炼过程中可适当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用低浓度缓蚀剂提升铝基非晶合金点蚀抗力的方法，其特征在于：该方法是以硝酸钠作为缓蚀剂，将缓蚀剂添加到腐蚀介质中，从而对铝基非晶合金起到缓蚀作用。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用低浓度缓蚀剂提升铝基非晶合金点蚀抗力的方法，其特征在于：该方法是以硝酸钠作为缓蚀剂，将缓蚀剂添加到腐蚀介质中，从而对铝基非晶合金起到缓蚀作用。


2.根据权利要求1所述的采用低浓度缓蚀剂提升铝基非晶合金点蚀抗力的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)将高非晶形成能力铝合金制备成铝基非晶合金电极；
(2)利用电化学工作站测试铝基非晶合金在添加缓蚀剂的腐蚀介质中的动电位极化行为；电化学工作站中，将铝基非晶合金电极作为工作电极，与参比电极(饱和甘汞电极)和对电极(铂片)组成三电极体系，腐蚀介质中分别添加不同量的缓蚀剂；
(3)铝基非晶合金在腐蚀介质中的极化特征会在添加缓蚀剂后发生转变，当缓蚀剂浓度不足时，表现为点蚀特征；当极化特征由点蚀转变为过钝化特征时，缓蚀剂浓度达到临界浓度；
(4)控制腐蚀介质中缓蚀剂的浓度等于或大于临界浓度时，点蚀100％受到抑制。


3.根据权利要求1或2所述的采用低浓度缓蚀剂提升铝基非晶合金点蚀抗力的方法，其特征在于：所述腐蚀介质为NaCl溶液。


4.根据权利要求3所述的采用低浓度缓蚀剂提升铝基非晶合金点蚀抗力的方法，其特征在于：所述腐蚀介质为NaCl溶液时，向NaCl溶液中加入硝酸钠作为缓蚀剂；当溶液中Cl–浓度与NO3–浓度的比值等于或大于1：3时...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建强，高明浩，张锁德，杨柏俊，孙文海，吕威闫，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21