提高铝合金耐腐蚀性能的热处理工艺研究

韩帅

摘要:采用动电位极化和交流阻抗谱2种方法，研究了T6、T7和ＲＲA3种热处理工艺对7075铝合金在3．5%NaCl溶液中耐腐蚀性能的影响。动电位极化和交流阻抗谱分析结果均表明，与T6热处理相比，T7热处理略微提高了7075铝合金的耐腐蚀性能，而ＲＲA热处理大幅度提高了7075铝合金的耐腐蚀性能;在3．5%NaCl溶液中，T7热处理和ＲＲA热处理后的腐蚀速率较T6热处理分别降低了54．8%和76．1%，极化电阻分别提高了3．5和5倍。

关键词:7075铝合金;热处理;动电位极化;交流阻抗谱

1材料及试验

试验材料为7075铝合金板材，其主要化学成分如表1所示。试样热处理工艺如下:

T6:470℃/1h+水淬+80℃/12h+120℃/24h;T7:470℃/1h+

水淬+80℃/12h+107℃/7h+168℃/7h;ＲＲA:470℃/1h+

水淬+80℃/12h+120℃/24h+180℃/8min+120℃/24h。

T6即峰值时效热处理，此时析出相大部分为亚稳态的η’相，使铝合金具有最高的强度和硬度。T7即过时效热处理，在T6热处理的基础上进一步高温时效，使亚稳态的η’相转变为稳定η相，强度较T6热处理有所降低。ＲＲA热处理即回归再时效热处理，即在峰值时效后加热到较高温度使GP区溶解，随后再进行时效，析出稳态的η相，使铝合金具有较好的韧性。热处理完成后，切取和制备金相试样，经keller试剂腐蚀后在蔡司显微镜下进行金相组织分析。分别制备动电位极化分析试样和交流阻抗谱分析试样，在3．5%NaCl溶液中测定不同热处理状态下7075铝合金的动电位极化曲线和交流阻抗谱。工作电极表面积为10mm×10mm，饱和甘汞电极作为参比电极，辅助电极为铂电极。其中极化扫描范围为－0．5～0．5V，扫描速率1mV/s。阻抗谱扫描频率范围为10－2～105Hz，施加扰动电位5mV。

2结果及分析

2．1金相组织

图1为经过T6、T7和ＲＲA热处理后7075铝合金的金相组织。从图中可以看出，经T6热处理后，合金已部分再结晶，晶粒沿轧制方向伸长，在晶内和晶界上还可以观察到大量粗大的第二相。经T7热处理后，合金已完全再结晶，晶粒仍然沿轧制方向拉长，但晶内的析出相有所减少。ＲＲA热处理金相上则有较多细小的第二相分布于晶粒中。

2．2动电位极化曲线

图2为不同热处理后7075铝合金的动电位极化曲线。从图中可以看出，经过3种热处理后，7075铝合金的极化曲线具有明显的差异。在阴极极化阶段，从ＲＲA热处理、T7热处理到T6热处理，Tafel斜率绝对值呈现逐渐减小的趋势;在阳极极化阶段Tafel斜率基本相同，但ＲＲA热处理后7075铝合金很快进入过渡段，其次为T7和T6热处理。

对极化曲线进行Tafel拟合，结果如表2所示。从表中可以看出，从T6、T7到ＲＲA热处理，腐蚀电流密度逐步降低，腐蚀电位逐步升高。换算成对应的腐蚀速率可以看出，T7热处理后的腐蚀速率较T6热处理降低了54．8%;ＲＲA热处理后的腐蚀速率较T6热处理降低了约76．1%。

2．3交流阻抗谱

图3为经过3种热处理后7075铝合金交流阻抗谱。从图中可以看出，Nyquist图为处于实轴上方的半圆，说明电极过程受电化学步骤控制，且ＲＲA热处理阻抗弧的曲率半径要明显大于T7热处理和T6热处理。对阻抗弧进行拟合，拟合结果如表3所示。从表3可以看出，因为测试溶液均为3．5%NaCl溶液，因此溶液电阻Ｒs基本相同;而比较极化电阻Ｒp可以看出，T7热处理后7075铝合金的极化电阻提高到T6的3．5倍，ＲＲA热处理后提高到T6热处理的近5倍。说明ＲＲA热处理后7075铝合金具有比T6和T7热处理更优越的耐腐蚀性能。

2．4分析讨论

7075铝合金属于可热处理铝合金，通过固溶+时效热处理析出第二相颗粒形成弥散强化作用，从而提高材料的强度。这些第二相主要包括未固溶的S相(CuMgAl2)、T相(AlZnMgCu)和难溶相AlMnFeSi等。在3．5%NaCl溶液中，这些第二相的腐蚀电位较周围的基体更低，在局部区域形成的原电池中成为阳极并发生阳极溶解，点蚀坑在此处萌生并逐步发展为全面腐蚀。在外应力作用下，应力腐蚀或腐蚀疲劳裂纹将在这些区域萌生。在图1的金相组织分析中可以看出，ＲＲA热处理减少并细化了第二相颗粒，细小的第二相在3．5%NaCl溶液中溶解时不会形成较大面积的点蚀坑，也有利于保证氧化膜的完整性，从而降低了材料整体的腐蚀速率。

3结论

(1)动电位极化分析显示，7075铝合金在3．5%NaCl溶液中，T7热处理和ＲＲA热处理后的腐蚀速率较T6热处理分别降低了54．8%和76．1%。(2)交流阻抗谱分析表明，7075铝合金在3．5%NaCl溶液中，T7热处理和ＲＲA热处理后的极化电阻较T6热处理分别提高了3．5倍和5倍。(3)ＲＲA热处理后7075铝合金具有最佳的耐腐蚀性能。

参考文献

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