鋁合金攪拌摩擦焊焊縫的電化學腐蝕行為

劉未來 劉一偉(上海海事大學， 上海 201306)

鋁合金攪拌摩擦焊焊縫的電化學腐蝕行為

劉未來 劉一偉(上海海事大學， 上海 201306)

作為廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域的新型連接技術(shù)，攪拌摩擦焊技術(shù)能夠避免熔化焊過程中形成的缺陷，基于此，本文選擇了6082鋁合金作為研究對象，并就試驗材料、化學試劑和實驗儀器的選擇以及試驗方法與試樣制備展開分析，希望最終深入論述的6082鋁合金攪拌摩擦焊焊縫的電化學腐蝕行為，能夠為相關(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來一定啟發(fā)。

6082鋁合金；攪拌摩擦焊；電化學腐蝕

攪拌摩擦焊技術(shù)能夠?qū)⒑附舆^程中的人為因素降到最低，其具備的無需填絲、無弧光、無飛濺等優(yōu)點也使得該技術(shù)在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)了較為廣泛的應(yīng)用，而考慮到鋁合金車體在我國未來的發(fā)展?jié)摿Γ疚木弯X合金攪拌摩擦焊焊縫的電化學腐蝕行為進行的研究便具備著較高的理論意義和工程應(yīng)用價值。

1 試驗材料、化學試劑和實驗儀器

1.1 化學試劑和材料

6082-T6鋁合金屬于本文研究的主要材料，其化學成分如表1所示，實驗所用主要實驗化學藥品則為分析純純度的氯化鈉、亞硫酸氫鈉、硝酸、磷酸、三氧化鉻，以及優(yōu)級純純度的無水乙醇。

表 1 6082鋁合金化學成分/at%

1.2 實驗儀器

實驗儀器主要選擇了電子天平、電子分析天平、能譜分析儀、CHI600B型電化學工作站、金相顯微鏡、電化學綜合測試系統(tǒng)、掃描電子顯微鏡。

2 試驗方法及試樣制備

在懸臂式攪拌摩擦焊設(shè)備的支持下，筆者確定了試驗用工藝參數(shù)，其中主軸轉(zhuǎn)速、焊接速度、攪拌頭傾角分別設(shè)置為1200r/min、200mm/min、3°，表2則對鋁合金熔化極氣體保護焊工藝參數(shù)進行了直觀展示。

2.1 顯微組織分析

顯微組織分析需要應(yīng)用光學金相顯微鏡觀察金相試樣的焊縫和組織特征，金相試樣胚需要應(yīng)用環(huán)氧樹脂鑲嵌制作，隨后進行粗磨、細磨、機械拋光、浸蝕劑腐蝕。

2.2 室溫靜態(tài)失重

靜態(tài)失重試驗的進行需要應(yīng)用水磨碳化硅砂紙進行樣品打磨，而結(jié)合去離子水沖洗、酒精除油脂、干燥備用環(huán)節(jié)，樣品在腐蝕環(huán)境下懸掛一定時間后，還需要進行腐蝕產(chǎn)物的去除，表3為試驗參數(shù)設(shè)置[1]。

表3 測量參數(shù)設(shè)置

2.3 動電位極化曲線

腐蝕現(xiàn)象的解釋需要應(yīng)用動電位極化曲線，筆者選擇了CHI600B型電化學工作站進行解釋，其中的工作面積為1cm2，參比電極與輔助電極分別為飽和甘汞電極和鉑電極，樣品的處理參照靜態(tài)失重試驗。

2.4 電化學阻抗譜

電化學阻抗譜測量需要得到電化學綜合測試系統(tǒng)與POWERSINE軟件支持，測量參數(shù)設(shè)置如表4所示。

表4 測量參數(shù)設(shè)置

2.5 表面形貌觀察

在靜態(tài)失重試驗后，使用掃描電子顯微鏡判斷腐蝕機理。

3 6082鋁合金攪拌摩擦焊焊縫的電化學腐蝕行為

3.1 顯微組織分析結(jié)果

結(jié)合顯微組織分析，筆者發(fā)現(xiàn)6082鋁合金軋制過程中的變形導致了呈明顯方向性的板條狀晶粒，而在攪拌摩擦焊接過程中，6082鋁合金組織則發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶，圖1為6082鋁合金焊縫的顯微組織示意圖[2]。

圖1 6082鋁合金焊縫的顯微組織

3.2 動電位極化曲線結(jié)果

在對6082鋁合金動電位極化曲線結(jié)果進行的分析中發(fā)現(xiàn)，6082鋁合金與母材相比其攪拌摩擦焊焊縫的腐蝕電位向正向移動，這就直觀說明了其耐腐蝕能力。

3.3 電化學交流阻抗測量結(jié)果

在對6082鋁合金電化學交流阻抗測量結(jié)果進行的分析中發(fā)現(xiàn)，6082鋁合金電容抗弧半徑大于母材，這說明6082鋁合金焊縫的極化電阻稍大，電化學反應(yīng)不易進行。而通過等效電路分析發(fā)現(xiàn)，6082鋁合金攪拌摩擦焊焊縫與母材的極化電阻分別為3696Ω·cm2、1556Ω·cm2，這說明6082 鋁合金焊縫耐腐蝕性能較為優(yōu)秀。

3.4 靜態(tài)失重試驗結(jié)果

3.5 腐蝕形貌圖

圖2、圖3分別為6082鋁合金焊縫與母材的失重試驗后的表面形貌圖，由此可見6082鋁合金焊縫的腐蝕形貌均一且相對平坦，而母材的腐蝕則較為嚴重，由此可見6082鋁合金焊縫較高的抗腐蝕性能。

4 結(jié)語

綜上所述，6082鋁合金攪拌摩擦焊焊縫的抗腐蝕性能較為優(yōu)秀。而在此基礎(chǔ)上，本文開展的具體試驗也直觀證明了筆者的結(jié)論。因此，在鋁合金攪拌摩擦焊相關(guān)的研究中，本文內(nèi)容具備較高參考價值。

圖2 6082鋁合金焊縫表面形貌圖

圖3 母材表面形貌圖

[1]李奇,趙軍軍,馬琳,曾慶強,張平.7A52鋁合金攪拌摩擦焊焊縫的電化學局部腐蝕行為[J].中國表面工程,2010,05∶78-81+85.

[2]趙亞東,沈長斌,劉書華,葛繼平,黃振暉,董春林.5083鋁合金攪拌摩擦焊焊縫的電化學腐蝕行為[J].大連交通大學學報,2008,04∶68-71.