【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属合金腐蚀与防护，具体涉及一种研究5r60铝合金中单种元素对腐蚀性能影响的实验方法。
技术介绍
1、5r60铝合金是我国自主研发的含元素钪0.02％～0.13％(质量百分比，以下％均表示质量百分比)的al-mg-mn系耐蚀铝合金，主要由al、mg、mn、zn、sc、zr、ti七种元素组成，已在特种车辆和民船领域得到应用。5r60铝合金，属高mg铝合金，元素mg含量5.3％～6.5％。5r60-h131状态合金的剥落腐蚀为pc级、无晶间腐蚀，5％nacl溶液中平均腐蚀失重率1.0139mm/a，浓硝酸溶液中平均腐蚀失重率8.1mg/cm2，表现出优异的耐腐蚀性能。5r60解决了高mg铝合金高腐蚀敏感性的问题，其化学成分及组分尤其sc元素起到至关重要的作用，5r60铝合金耐蚀性机理备受关注，故需深入研究5r60铝合金中单种元素对腐蚀性能的影响。5r60铝合金中sc溶质原子在腐蚀过程中行为的检测受到空前的挑战，其难度主要体现在：难度一、检测原子级的单种元素；难度二、sc的含量低，远超越目前sem-esd、tem-esd、xrd等能谱技术的分辨率；难度三、如何将测得的元素质量百分比或浓度与电化学联系起来。
2、国外研究报道，对不锈钢惰性膜中不同元素溶解速率演化进行研究。该实验将扫描流通池(sfc)和电感耦合等离子体质谱(icp-ms)连接使用，扫描流通池为v型结构，由400μm的通道构成，通过电解液出口同电感耦合等离子体质谱icp相连接，实时在线测定电解液中不同时间和电位下元素fe、mo和cr摩尔分数的变化，
3、因此，需要摆脱扫描流通池(sfc)测试仪器的限制，专利技术新的研究测试方法。鉴于此，本专利技术提出一种研究5r60铝合金中单种元素对腐蚀性能影响的实验方法。利用国内现有电化学工作站仪器和电感耦合等离子体发射光谱仪(icp)痕量分析仪，测定电解液中不同时间和电位下元素浓度的变化，利用法拉第电解第一定律将测得的元素浓度转化为电流强度或电流密度，从而实现对5r60铝合金中单种元素在腐蚀过程中行为的检测。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种研究5r60铝合金中单种元素对腐蚀性能影响的实验方法，以较低的成本即可达到研究5r60铝合金中单种元素对腐蚀性能影响的实验目的，获得元素溶解与时间关系的最优化方案。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种研究5r60铝合金中单种元素对腐蚀性能影响的实验方法，该实验方法将电化学法和电感耦合等离子体发射光谱法痕量分析与法拉第电解第一定律相结合，通过分析测试5r60铝合金中单种元素在电化学腐蚀过程中的腐蚀行为，研究5r60铝合金中单种元素对5r60铝合金腐蚀性能的影响。
3、作为优选，上述研究5r60铝合金中单种元素对腐蚀性能影响的实验方法具体包括以下步骤：
4、1)实验设备准备
5、准备的实验设备包括电化学工作站、电解池、磁力搅拌器和电感耦合等离子体发射光谱仪；
6、2)样品制备
7、采用5r60铝合金轧制板材块体作为待测样品，采用ab胶密封待测样品，以露出平行于轧制面的适量面积作为工作面积，依次经过不同目数砂纸打磨后，采用0.5μm金刚石抛光；
8、3)实验方法
9、采用三电极体系进行电化学实验，其中工作电极为待测样品，对电极为铂片电极，参比电极为饱和甘汞电极，将工作电极、对电极和参比电极与电化学工作站连接，对待测样品进行开路电位、动电位极化测试和恒电位极化测试，通过动电位极化确定恒电位极化电位，并获取动电位极化曲线和恒电位极化曲线，其中恒电位极化以氯离子溶液作为电解液并采用磁力搅拌器对电解池内的电化学腐蚀溶液持续进行搅拌，且在恒电位极化过程的不同时间先后从电解池内取适量溶液，分别在电感耦合等离子体发射光谱仪上测试溶液中不同金属元素的浓度；
10、4)数据处理
11、基于法拉第电解第一定律将测得的不同金属元素浓度分别转化为电流强度或电流密度，获得不同金属元素的电流强度或电流密度随时间的变化曲线图，并由此分析5r60铝合金中单种元素在电化学腐蚀过程中的腐蚀行为，研究5r60铝合金中单种元素对5r60铝合金腐蚀性能的影响。
12、作为优选，步骤3)中，所述的氯离子溶液为1％～2％的盐酸溶液。采用1％～2％的盐酸溶液有两个作用，一是使得待测样品慢速腐蚀，从而电化学腐蚀溶液中各金属元素含量不断接近于待测样品成分比例的时间足够长，以增加极化时间；二是电化学腐蚀溶液可直接用于电感耦合等离子体发射光谱仪对各元素的痕量分析。如盐酸浓度高的情况下会快速腐蚀待测样品的表层厚度，导致测得的各元素浓度接近合金中各元素的实际含量值；如盐酸浓度低的情况下待测样品的腐蚀溶解速度慢，在取样的溶液中浓度极低，会超出等离子体发射光谱仪痕量分析范围，无法检测元素浓度。例如，在后面的实施例1中，由于检测出的ti浓度极低(见表2)，因而在图3中没有画出ti的电流强度随时间的变化曲线。可见过低和过高的盐酸浓度均不利于本实验方法的进行，因此本专利技术将盐酸浓度控制在1％～2％。
13、作为优选，步骤3)中，采用相对电极-0.7v～-0.5v电位进行恒电位极化，时间0h～4h。
14、作为优选，步骤3)中，恒电位极化过程中，分别在1小时、2小时、3小时、4小时从电解池内对溶液取样，每次取样5ml，取样后采用电感耦合等离子体发射光谱仪测试每次取样的溶液中的不同金属元素的浓度。
15、作为优选，所述的金属元素为al、mg、mn、zn、sc、zr、ti中的一种或多种。
16、作为优选，所述的电解池的容量≤450ml。
17、作为优选，步骤4)中，所述的法拉第电解第一定律用公式表示为：
18、m＝kq＝kit
19、式中：m表示金属元素的浓度，k表示比例常数(即电化当量)，q表示通过的电量，i表示电流强度，t表示通电时间。
20、本专利技术提出一种研究5r60铝合金中单种元素对腐蚀性能影响的实验方法，实现本专利技术方法的关键技术手段是创造性地将电化学法和电感耦合等离子体发射光谱法痕量分析结合，建立电化学和光谱信号的联系，利用法拉第电解第一定律将测得的单种元素的浓度转化为电流强度或电流密度，实时分离测定腐蚀过程中单种元素的浓度，研究单种元素对5r60铝合金腐蚀性能的影响，本专利技术方法与现有技术相比的优点主要体现在：
21、(1)铝合金自身的电化学腐蚀现象与过程是由铝合金中每种单个元素相互作用和共同影响的整体表现，本专利技术方法可以获得5r60铝合金中单种元素al、mg、mn、zn、sc、zr、ti的电流强度或电流密度随时间的变化曲线图，研究单种元素在电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种研究5R60铝合金中单种元素对腐蚀性能影响的实验方法，其特征在于，该实验方法将电化学法和电感耦合等离子体发射光谱法痕量分析与法拉第电解第一定律相结合，通过分析测试5R60铝合金中单种元素在电化学腐蚀过程中的腐蚀行为，研究5R60铝合金中单种元素对5R60铝合金腐蚀性能的影响。
2.根据权利要求1所述的实验方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的实验方法，其特征在于，步骤3)中，所述的氯离子溶液为1％～2％的盐酸溶液。
4.根据权利要求2所述的实验方法，其特征在于，步骤3)中，采用相对电极-0.7V～-0.5V电位进行恒电位极化，时间0h～4h。
5.根据权利要求2所述的实验方法，其特征在于，步骤3)中，恒电位极化过程中，分别在1小时、2小时、3小时、4小时从电解池内对溶液取样，每次取样5mL，取样后采用电感耦合等离子体发射光谱仪测试每次取样的溶液中的不同金属元素的浓度。
6.根据权利要求2所述的实验方法，其特征在于，所述的金属元素为Al、Mg、Mn、Zn、Sc、Zr、Ti中的一种或多种。p>
7.根据权利要求2所述的实验方法，其特征在于，所述的电解池的容量≤450mL。
8.根据权利要求2所述的实验方法，其特征在于，步骤4)中，所述的法拉第电解第一定律用公式表示为：
9.根据权利要求1或2所述的实验方法，其特征在于，所述的5R60铝合金由其他合金、氧化膜或钝化膜代替。
10.根据权利要求9所述的实验方法，其特征在于，所述的其他合金、氧化膜或钝化膜的材质包括不锈钢、合金钢、钛合金、镍合金、铜合金。
...【技术特征摘要】
1.一种研究5r60铝合金中单种元素对腐蚀性能影响的实验方法，其特征在于，该实验方法将电化学法和电感耦合等离子体发射光谱法痕量分析与法拉第电解第一定律相结合，通过分析测试5r60铝合金中单种元素在电化学腐蚀过程中的腐蚀行为，研究5r60铝合金中单种元素对5r60铝合金腐蚀性能的影响。
2.根据权利要求1所述的实验方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的实验方法，其特征在于，步骤3)中，所述的氯离子溶液为1％～2％的盐酸溶液。
4.根据权利要求2所述的实验方法，其特征在于，步骤3)中，采用相对电极-0.7v～-0.5v电位进行恒电位极化，时间0h～4h。
5.根据权利要求2所述的实验方法，其特征在于，步骤3)中，恒电位极化过程中，分别在1小时、2小时...
【专利技术属性】
技术研发人员：郎玉婧，周古昕，毛飞雄，潘艳林，李金宝，杨明思，龚碧胜，
申请(专利权)人：中国兵器科学研究院宁波分院，
类型：发明
国别省市：
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