杂质元素对铝基牺牲阳极的影响研究进展

铝合金牺牲阳极广泛应用于海洋环境的阴极保护中,近年来得到快速发展。研究发现除合金元素外,杂质元素种类和含量对阳极性能也有重要的影响,综述了3种常见的杂质元素Fe、Cu、Si对铝合金牺牲阳极性能的作用规律和机理,阐述了降低杂质元素对牺牲阳极性能不利影响的方法,在制备铝合金阳极时,应综合考虑铝锭纯度、阳极配方、制备工艺等因素。     

不同Sn含量对Al-Zn-Ga-Si-Sn阳极性能的影响

为了改善Al-Zn-Ga-Si-Sn低电位牺牲阳极的性能,通过调节Sn元素含量提高牺牲阳极的表面活性和电流效率,制备了 5种不同Sn含量的牺牲阳极材料,采用牺牲阳极电化学性能测试方法、极化曲线及电化学阻抗谱测量、表观形貌分析等手段分析了Sn元素对于低电位铝合金牺牲阳极电化学性能的影响。结果表明:Sn可以有效地提高阳极表面的活性,并且破坏表面钝化膜降低表面自由能,使工作电位正移,提高阳极电流效率,改善阳极的溶解形貌。     

牺牲阳极材料的研究、应用及展望

综述了常用的镁基﹑锌基﹑铝基﹑复合牺牲阳极等牺牲阳极材料的性能特点;介绍了合金元素﹑杂质元素对阳极性能的影响;讨论了各种牺牲阳极材料的使用环境和填包料的组成及作用;展望了牺牲阳极材料的一些新发展和应用前景.     

腐蚀保护常用的几种牺牲阳极材料

介绍了 3类常用的牺牲阳极材料 ,重点阐述了阳极材料中的杂质元素及合金元素对阳极性能的影响。     

铝合金牺牲阳极电流效率的损耗分析

用恒电流方法测定了60℃下Al-Zn-In-Sn-Mg-RE和Al-Zn-In-Sn-Si两种铝合金在3%NaCl介质中的腐蚀形貌、电流效率和析氢速率,对铝合金微观组织和主要析出相进行了扫描电镜和能谱分析.结果表明:析氢自腐蚀和机械脱落引起阳极电流效率下降;合金元素以粗大第二相形式析出和阴极性杂质Fe、Si共同导致了铝合金牺牲阳极的析氢和机械损失,影响了阳极性能,但析出相造成的机械损失较大,Fe、Si造成的机械损失相对较小.     

合金元素对Al－Zn－In－Ga合金牺牲阳极性能的影响

研究了在铝中添加Ｚｎ、Ｉｎ、Ｇａ等合金元素，对铝合金牺牲阳极性能及负差异效应（ＮＤＥ）的影响，探讨了阳极溶解过程中的活化机制。     

合金元素对Al—Zn—In—Ga合金牺牲阳级性能的影响

研究了在铝中添加Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃａ等合金元素，对铝合金牺牲阳极性能及负效效应（ＮＤＥ）的影响，探讨了阳极溶解过程中的活化机制。     

铝合金牺牲阳极材料研究现状

铝合金牺牲阳极具有许多优点,近年来得到了广泛的应用。介绍了铝合金牺牲阳极材料中常用合金元素的作用、铝合金牺牲阳极的活化机理、主要的几类铝阳极材料、铝合金牺牲阳极应用概况以及发展前景。     

低驱动电位铝合金牺牲阳极的研制

针对传统牺牲阳极由于电位过负导致高强钢氢脆敏感性增加的问题,以Ga为主要活化元素,加入Zn和Si改善阳极的溶解性能,研制了具有良好电化学性能的低驱动电位铝合金牺牲阳极材料,并验证了其对高强钢的保护效果,评价了其对高强钢氢脆敏感性的影响。     

Mg含量对Al-Zn-In-Mg-Ti-Ga-Mn牺牲阳极性能的影响

为提高Al牺牲阳极的综合性能,采用电化学性能评价试验、电化学阻抗测试、极化测试、金相分析和微区电位分布分析等方法研究了 Mg元素含量对Al-Zn-In-Mg-Ti-Ga-Mn牺牲阳极性能的影响,确定了铝基牺牲阳极中Mg元素的合理含量.结果表明:随着Mg含量的增加,牺牲阳极实际电容量有所提升,Mg元素含量变化主要通过影响牺牲阳极晶粒尺寸、内析出物数量和分布来影响牺牲阳极的各项性能,当Mg含量为0.8％时,Al-Zn-In-Mg-Ti-Ga-Mn 牺牲阳极性能较优.     

国外铝合金牺牲阳极材料概况

由于铝是一种轻金属,又在理论上具有足够负的电位,理论电流输出量也很大;更有毒性小、材料来源充分,成本低、易于加工等优点;所以,铝被选为制作阴极保护用牺牲阳极的理想材料。另外,铝合金阳极的阳极电位和电流效率也都比较符合阴极保护的要求,因而,它的使用在世界各国都受到了重视。本文主要论述了铝合金牺牲阳极的研制和发展过程,各种添加元素对铝合金阳极性能的影响,以及铝合金阳极在船舶、港湾设施、海洋石油开采设备、海底钢结构件,以及地下设施方面的实际应用情况。     

Al-Zn-In-Mg-Ti阳极中Si杂质含量对其电化学性能的影响

目前,鲜见研究杂质元素含量对铝合金牺牲阳极性能影响的报道。浇铸了不同Si含量的Al-5.00Zn-0.02In-1.00Mg-0.05Ti-xSi-0.10Fe-0.01Cu(质量分数,%)铝合金阳极。采用电化学方法、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和金相显微镜对不同Si含量阳极在海水中的形貌、Al,Zn元素溶解量及电化学性能进行了研究。结果表明:Si的加入改善了铝合金的组织均匀性,Al-5.00Zn-0.02In-1.00Mg-0.05Ti-0.09Si(%)铝合金中的等轴晶较多,阳极表面溶解均匀,电流效率达到92%以上;该合金阳极在0.1 mol/L NaCl溶液中浸泡2 h后的Al和Zn溶解量分别为23.00,4.40 g/L,在由海水和KI组成的溶液中浸泡2,48 h后的扫描电流峰值分别为27,36μA,耐蚀性较强。     

新型铝合金阳极电化学性能与组织研究

研制了两种新型铝合金阳极材料；用恒电流方法和动电位方法测定了铝合金阳极在碱性氯化钠（25％KOH＋3．5％NaCl）介质中的电化学性能；用金相显微镜、扫描电子显微镜观察了新型铝合金的微观组织和阳级溶解后的表面腐蚀状态。结果表明：固溶于铝基体的微量合金化元素Ga、In及其适量均匀分布的第二相，可以破坏铝氧化膜的致密结构，促使铝基体的正常溶解，减少铝阳极极化，使铝合金阳极的稳定电极电位变得更负；加入能改变铝基体中杂质的存在状态和降低杂质含量的合金化元素Mg等，可以改善铝阳极的腐蚀均匀性，降低自腐蚀速度，提高阳极利用率。     

纯镁牺牲阳极的熔铸及其电化学性能和腐蚀形貌

以"硅热还原法"生产的纯镁为原料,采用金属型铸造工艺浇铸了纯镁牺牲阳极,考察了纯镁牺牲阳极的杂质含量在熔铸过程中的变化趋势及其电化学性能和腐蚀形貌。结果表明:纯镁牺牲阳极杂质含量仍然保持较低水平,其电化学性能满足ASTM 843-2003的要求,电流效率最大值达到了54%;纯镁牺牲阳极的开路电位取决于α-Mg基体的电位,α-Mg基体固溶元素较少,电位较负,开路电位较高,其最大值达到了-1.74V(vs SCE)。     

多元铝基牺牲阳极材料的微观分析

本文着重介绍了二种高效率、长寿命多元铝基牺牲阳极材料中活化元素与杂质元素在合金化过程中的参与形式和分布特征。分析了它们与电化学性能之间的变化规律,认为严格控制晶粒边界化合物的形成量,是抑制晶间腐蚀、降低自身消耗、保证铝基牺牲阳极材料高效率、长寿命的重要因素。     

牺牲阳极在舰船阴极保护中的应用和进展

分别论述了铝合金牺牲阳极、锌合金牺牲阳极、铁合金牺牲阳极的研究和发展过程,总结了各种阳极的研发现状、研发热点和相应的阳极产品研发成果,指出了针对特殊环境和细分领域的各种阳极,是阳极新材料未来发展的主要方向。对于铝合金牺牲阳极,介绍了常规铝合金牺牲阳极和包括海水环境低驱动电位阳极、油污海水低驱动电位牺牲阳极、适用于干湿交替环境的阳极和适用于高温环境中的阳极等在内的针对特殊环境和特殊材料的铝合金牺牲阳极在舰船阴极保护领域的应用,总结了船舶用铝合金牺牲阳极的研究进展;对于锌合金牺牲阳极,主要介绍了锌合金牺牲阳极的发展历史、研究现状和相应的阳极产品;对于铁合金牺牲阳极,主要总结了铁合金牺牲阳极的研究现状和在舰船上的实际应用。     

油田深井用材新型铝合金牺牲阳极的防腐蚀性能

为了提高油田深井用材铝合金牺牲阳极保护TP110Nc-3Cr套管的性能,研制了一种新型的耐温铝合金牺牲阳极材料,用于对管外壁进行有效防护.采用电化学技术对铝合金牺牲阳极材料进行了极化曲线、电流效率和耐温性测试.结果表明:90℃时,极化较平缓,无钝化现象,电流效率大于80％,对套管材料具有较好的保护作用.     

牺牲阳极在舰船阴极保护中的应用和进展

分别论述了铝合金牺牲阳极、锌合金牺牲阳极、铁合金牺牲阳极的研究和发展过程,总结了各种阳极的研发现状、研发热点和相应的阳极产品研发成果,指出了针对特殊环境和细分领域的各种阳极,是阳极新材料未来发展的主要方向。对于铝合金牺牲阳极,介绍了常规铝合金牺牲阳极和包括海水环境低驱动电位阳极、油污海水低驱动电位牺牲阳极、适用于干湿交替环境的阳极和适用于高温环境中的阳极等在内的针对特殊环境和特殊材料的铝合金牺牲阳极在舰船阴极保护领域的应用,总结了船舶用铝合金牺牲阳极的研究进展;对于锌合金牺牲阳极,主要介绍了锌合金牺牲阳极的发展历史、研究现状和相应的阳极产品;对于铁合金牺牲阳极,主要总结了铁合金牺牲阳极的研究现状和在舰船上的实际应用。     

Cu杂质含量对Al-Zn-In系牺牲阳极性能的影响

为提高铝合金的阳极性能,采用电化学方法、电偶实验和电感耦合等离子体质谱,研究了不同Cu杂质含量的Al-Zn-In牺牲阳极在海水条件下的阳极性能.结果表明:铝合金牺牲阳极的Cu质量分数为0.005%时,阳极表面溶解均匀,工作电位处于-1.047!-1.068 V,电流效率达到93%以上,耦合电位较负且稳定,耦合电流适中,2 h时Al和Zn的溶解量分别为22和3.8μg/L,2和48 h时的扫描电流峰值分别为27和36"A,试样的耐蚀性增强;而Cu质量分数超过0.005%后,会限制In的活化作用,活性溶解阻力逐渐增大,随着Cu含量的增加电流效率明显下降.Cu质量分数0.005%的铝合金材料具有较好的阳极性能.     

提高海水温度对锌合金和铝合金牺牲阳极电化学性能的影响

研究了提高海水温度对锌合金和铝合金牺牲阳极电化学性能的影响。结果表明，锌合金和铝合金牺牲阳级的电化学性能都随着海水温度的提高而变劣；凡是发生晶间腐蚀的合金，其晶间腐蚀程度都随着海水温度的提高而加剧。低含铝量的锌－铝－镉合金阳极在７０℃海水介质中，工作电位仍负于－１．０１０Ｖ，电流效率＞８０％，阳极工作表面溶解均匀，且不产生晶间腐蚀。