合金元素作用

       在铝合金牺牲阳极材料中，AL-Zn-In-Mg-Ti阳极材料由于电流效率较高、腐蚀产物易脱落而在工程应用上越来越广泛，但这些阳极材料电化学性能有待进一步提高。研究表明，在 A1-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极合金的基础上，加人适量的稀土铈、锰及硅改善了合金组织及其表面溶解状况，可提高合金电化学性能。

       Al-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti合金中加入0.5%Ce后，合金晶粒细化，提高了合金腐蚀均匀性，蚀点尺寸减小且均匀分布，电流效率由86.9%升至91%。经XRD分析，合金中的偏析相为MgZn₂及Al₂CeZn₂，通过对MgZn₂及 Al₂CeZn₂合金进行电化学测试，MgZn₂及Al₂CeZn₂合金的电位比基体a-A1负。阳极性的偏析相MgZn2及AlzCeZnz引发了合金点蚀，阳极性偏析相对合金的活化溶解有重要作用，分布均匀、数量及大小适中的偏析相能改善铝阳极合金的溶解均匀性，进而提高其综合电化学性能。

       合金元素Ce在铝中溶解度小于0.05%(室温)，大部分以化合物状态存在。合金熔炼时由于稀土元素在凝固界面前沿富集，会阻止其他合金元素向固溶体的扩散，降低了溶质元素在固溶体中的溶解度，使合金中的化合物数量增加。加0.5Ce的合金组织中，晶界偏析相明显增多，另外晶界上的白亮带(经能谱分析主要是合金元素Mg及n的偏析)显著窄化，说明晶界上这些偏析元素形成了偏析相。偏析相增多，合金活化性能增强，腐蚀均匀合金晶界上的白亮带是溶质元素偏聚形成的，容易引发合金晶间腐蚀，白亮带宽，则合金晶间腐蚀倾向大，腐蚀均匀性差。若合金元素的加入能窄化晶界偏析带，偏析带中的合金元素形成均匀分布的偏析相，则改善合金不均匀溶解性。

       同理，A1-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti合金中加人0.5%Mn后，合金晶粒明显细化，晶界溶质元素偏聚形成的白亮带几乎消失，合金腐蚀均匀性，电流效率也由86.9%升至90.3%但Mn元素对合金综合性能的改善效果不如稀土Ce元素显著。这是因为加入Mn的目的是为了消除或减缓杂质Fe的有害影响，因为杂质铁在铝合金中通常以FeAl;相存在，金属铝电极电位较负，FeAl;相电极电位较正，铝合金中FeAl;相与铝相形成腐蚀微电池，因此FeAl;相作为阴极相引起基体铝自腐蚀降低合金电流效率。合金元素锰能能细化铝合金晶粒，细化晶粒主要是通过MnAl化合物弥散质点对晶粒长大起阻碍作用。MnAl的另一作用是能溶解杂质铁(Fe)，形成(Fe，Mn)Al相，该相电位与基体铝电位接近，从而减小FeAl;相的有害影响。通过对加0.5Mn的时效合金进行XRD及TEM分析可知，合金中主要偏析相为MgZn及AlMn相，通过对MgZn及AMn合金进行电化学性能测试AlMn合金的电位确实与基体a-A1相差无几，加入Mn起到了细化晶粒及提高合金综合电化学性能的目的。但是AlMn合金的电位随着浸泡时间的推移而负移，这是由于基体溶解时，AlMn也随之溶解，其中A1的高化学活性，导致溶解的Mn离子被A1置换而富集在未溶解的 AlMn上，Mn的标准电位为一1.18V(SCE)，使AlMn的电位随着时间的延长而负移。由于加Mn主要目的是减小杂质Fe的阴极有害作用，其形成的AlMn细化晶粒的效果比稀土元素Ce低，目AlMn电位比AlzCeZn正，对铝合金的活化作用也比加Ce的差。所以，Mn元素对合金综合性能的改善效果不如稀土Ce元素显著。由以上分析可见添加适量的Mn可以改善合金性能。

      A1-5Zn-0.02In-1Mg-0.05T;合金中加人0.1%Si后，合金表面腐蚀均匀，电流效率高达95.2%，表现出优异的电化学性能。A1合金中Si的结晶潜热大，结晶前沿放热多，增加合金的流动性，可以使合金元素有充足的时间溶人基体，而且Si的收缩率小，线膨胀系数小可以减少合金中的缩松、缩孔等缺陷，明显提高含铝合金铸造性能，使合金组织成分均匀，含Si铝合金电流效率较高的原因可能就是因为铸造缺陷减少，降低了由此引起的合金的自腐蚀，另外由于合金铸造性能的提高使低熔点合金元素In等在合金内部分布均匀，提高了合金综合电化学性能.