钼酸钠对靶用5083铝合金耐蚀性能影响的研究

杨志成，周宽，田志强

（1.中国人民解放军92419部队，辽宁 兴城 125106；2.中国人民解放军73306部队，福建莆田 351111；3.武汉军械士官学校 枪械系，武汉 430070）

钼酸钠对靶用5083铝合金耐蚀性能影响的研究

杨志成1，周宽2，田志强3

（1.中国人民解放军92419部队，辽宁 兴城 125106；2.中国人民解放军73306部队，福建莆田 351111；3.武汉军械士官学校 枪械系，武汉 430070）

目的 提高靶用5083铝合金材料的耐蚀性。方法 分别运用阳极极化、交流阻抗及EDS等试验技术研究钼酸钠对5083铝合金在3%氯化钠溶液中的耐蚀性能影响。结果 钼酸钠加入3%氯化钠溶液以后，该铝合金的腐蚀电位下降，点蚀电位与腐蚀电位分离，维钝电流减小，阻抗值增大，抗点蚀能力提高。结论 钼酸钠对5083铝合金产生缓蚀作用。

5083铝合金；耐蚀性；交流阻抗

5083铝合金材料作为航空靶标领域不可缺少的材料[1—3]，在海洋环境中，易发生结构腐蚀破坏[4]，而影响到装备的安全性和使用寿命，因此展开对5083铝合金材料的腐蚀与防护研究很重要，可为靶标的安全使用和维护保养提供依据。5083铝合金由于本身的耐蚀性[5—7]很好，因此可作为航空靶标材料广泛使用，然而由于点蚀等局部腐蚀的发生，容易造成结构的损坏[8—10]。笔者选用 5083铝合金作为研究对象，采用电化学试验方法，结合金相组织观察和能谱分析研究钼酸钠对其耐蚀性能的影响，为此种铝合金装备的安全使用和日常维护奠定基础。

1 试验

1.1 材料

试验材料为靶用5083铝合金，其主要成分（以质量分数计）为Fe 0.4%，Mn 0.6%，Si 0.4%，Mg 4.9%，Cr 0.08%，Cu 0.1%，Al 余量。

1.2 仪器与测试方法

试验仪器采用 CHI600c电化学工作站，极化试验和交流阻抗试验均采用三电极体系，参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂电极，试验介质选择浓度分别为0，0.01，0.05，0.1 mol/L钼酸钠的3%NaCl溶液。极化试验的扫描速度为1 mV/s，交流阻抗的信号幅值为 10 mV，频率范围为 50 mHz～20 kHz。

将试样用水砂纸打磨至1500#，用W0.5金刚石研磨膏机械抛光，无水乙醇去脂后，冷风吹干,进行金相组织观察。电化学试验完成后，用蒸馏水清洗表面，快速吹干后进行能谱分析。

2 试验结果及分析

2.1 极化试验

5083铝合金在不同浓度钼酸钠、中性3%NaCl溶液中的极化曲线如图1所示。

图1 5083铝合金在不同浓度钼酸钠的3%NaCl溶液中的极化曲线Fig.1 The polarization curves of 5083 aluminum alloy in 3% NaCl solution containing different concentrations of sodium molybdate

观察图 1中的极化曲线特点变化可以看出，溶液中加入钼酸钠以后，促使5083铝合金的极化曲线上出现了明显的钝化特征，并且钝化特征是随着钼酸钠浓度的增加而逐渐变得明显。腐蚀电位下降，点蚀电位与腐蚀电位分离，分离程度是随着钼酸钠浓度的增加而逐渐增大，而且更重要的是维钝电流依然保持很小，从而提高了抗点蚀的能力。结合文献[11]，钼酸根离子被铝还原的产物吸附在电极表面反应的活性点上，铝电极阳极区表面带正电荷，溶液中的阴离子先通过静电吸附到电极表面，然后在电极表面与铝离子或铝原子形成配位键，阻止了阳极腐蚀的继续发生，起到缓蚀作用。

2.2 交流阻抗试验

5083铝合金在不同浓度钼酸钠、中性的3%NaCl溶液中的交流阻抗的Nyquist图如图2所示。

图2 5083铝合金在不同浓度钼酸钠的3%NaCl溶液中的Nyquist图Fig.2 The Nyquist curves of 5083 aluminum alloy in 3% NaCl solution containing different concentrations of sodium molybdate

观察Nyquist图特点，并运用如图3所示的模拟电路和ZSimpWin分析软件进行拟合[12]，得到的结果见表1。

图3 5083铝合金在不同浓度钼酸钠的3%NaCl溶液中交流阻抗的模拟等效电路Fig.3 The equivalent circuits to model the impedance behaviour of 5083 aluminum alloy in 3% NaCl solution containing different concentrations of sodium molybdate

表1 5083铝合金在不同浓度钼酸钠3%NaCl溶液中交流阻抗拟合结果Table 1 The fitting results of electrochemical impedance spectrum of 5083 aluminum alloy in 3% NaCl solution containing different concentrations of sodium molybdate

观察图2的图谱特征，可以看出，溶液中加入钼酸钠后，促使低频部分出现了Warburg阻抗。表明有扩散的物质传递过程出现，即为扩散控制体系，因此可采用图 3的模拟电路进行模拟，其中Rr为电荷传递电阻，W为浓差极化电阻。根据交流阻抗的测试原理[13]，Nyquist图中曲线直径即Rr值的大小，反映阻抗的大小，分析Rr值的变化规律，即可得出阻抗的变化规律。比较结果发现，加入钼酸钠以后，阻抗变大，缓蚀作用产生，但随着钼酸钠浓度的增加， 阻抗存在变小的趋势，当浓度达到0.1 mol/L时，阻抗小于未加入之时。由此可见，钼酸钠浓度在0.05 mol/L范围内时，其加入增大了5083铝合金的阻抗，产生了缓蚀作用。

2.3 金相分析试验

该试验研究的5083铝合金，在金相显微镜下观察到的组织特征如图4所示。

图4 5083铝合金的显微组织Fig.4 The microstructure of 5083 aluminum alloy

从图4可以看出，铝合金的显微组织总体上为α固溶体基体＋第二相粒子。5083铝合金中第二相呈枝丫状，多在晶界析出，呈网状分布。第二相上，易造成腐蚀孔洞，对合金耐蚀性不利[14]。钼酸钠的加入，在一定程度上阻滞第二相处出现点蚀，从而提高了铝合金的耐蚀性。

2.4 EDS试验

图5 5083铝合金在含有钼酸钠3%NaCl溶液中极化后的成分分析Fig.5 The composition of 5083 aluminum alloy polarized in 3% NaCl solution containing sodium molybdate

5083铝合金在加有钼酸钠的 3%NaCl溶液中极化后的成分分析图谱如图5所示。分析图 5可知，5083铝合金表面存在钼酸盐成分，钼酸盐属于氧化膜型缓蚀剂，与铝形成中性的铝钼酸盐复合物覆盖在铝表面，形成保护性缓蚀膜, 从而减小腐蚀。钼酸盐这种缓蚀效果的关键是投加之后使铝的点蚀电位趋于惰性，电流密度下降,

提高了抗点蚀的作用[15]。

3 结语

钼酸钠加入 3%NaCl溶液以后，5083铝合金的腐蚀电位下降，点蚀电位与腐蚀电位分离，维钝电流减小，提高了抗点蚀的能力，5083铝合金的阻抗值增大，可见钼酸钠的加入可以提高5083铝合金缓蚀作用。

综合极化曲线试验、交流阻抗试验、金相分析及能谱分析试验的结果，钼酸钠对5083铝合金具有缓蚀作用。

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Effect of Sodium Molybdate Inhibitor on Corrosion Resistance of 5083 Aluminum Alloy Used for Drone

YANG Zhi-cheng1,ZHOU Kuan2,TIAN Zhi-qiang3

(1.No.92419 Unit of PLA, Xingcheng 125106, China; 2.No.73306 Unit of PLA, Putian 351111, China; 3.Department of Firearm, Wuhan Ordnance Petty Officer Academy of PLA, Wuhan 430070, China)

ObjectiveTo improve the corrosion resistance of 5083 aluminum alloy used for drone.MethodsThe polarization, electrochemical impedance spectrum and energy dispersive spectrometer were employed to study the effect of sodium molybdate inhibitor on the corrosion resistance of 5083 aluminum alloy in 3% NaCl solution.ResultsAfter addition of sodium molybdate in the 3% NaCl solution, the corrosion potential was decreased and separated from the pitting potential, the passivated current was reduced, the impedance was increased, and the capability of inhibiting pitting was promoted.ConclusionSodium molybdate had corrosion inhibition effect on 5083 aluminum alloy.

5083 aluminum alloy; corrosion resistance; alternating current impedance

10.7643/ issn.1672-9242.2016.03.024

TJ04

A

1672-9242(2016)03-0147-04

2016-01-13；

2016-02-23

Received：2016-01-13；Revised：2016-02-23

杨志成（1982—），男，吉林舒兰人，硕士，工程师，主要研究方向为金属材料的腐蚀与防护等。

Biography：YANG Zhi-cheng (1982—), Male, from Shulan, Jilin, Master, Engineer, Research focus: corrosion & protection of metal materials.