镁基牺牲阳极研究进展

综述国内外镁基牺牲阳极的最新研究进展及应用,重点介绍了纯镁高电位镁阳极、Mg-Mn高电位镁阳极、分别添加Ca、Sr、Zn元素新型高电位镁阳极、低电位钱牺牲阳极电化学性能和组织特点,分析了合金元素、杂质元素、熔铸工艺对镁基牺牲阳极电化学性能和组织的影响,指出镁阳极存在的问题和发展方向.     

高电位镁牺牲阳极研究进展

概述高电位Mg-Mn牺牲阳极组织、电化学性能特点以及应用,分析杂质元素Ca、Sr、Mn元素和熔铸新工艺对高电位镁阳极组织和电化学性能的影响、Zn含量对Mg-zn超高电位镁阳极电化学性能的影响,挤压高电位镁阳极的生产工艺及应用,指出高电位镁阳极存在的问题并对其发展趋势进行展望。     

块状高电位Mg—Mn牺牲阳极熔铸工艺研究

进行了熔融粗镁直接熔炼高电位镁阳极短流程工艺、分层加热净化镁熔体技术、低压转注技术熔铸高电位Mg-Mn阳极的可行性试验.结果表明,新工艺获得成功,新工艺相对以精镁为原材料合金化人工浇注的普通工艺阳极具有能耗少、低成本、效率高的特点.扫描电镜照片和能谱分析表明,新工艺阳极组织中没有氧化夹杂和熔剂夹杂,而普通工艺制备的高电位Mg-Mn阳极组织中有少量这些夹杂.纯净的组织使新工艺生产的阳极电流效率平均比普通工艺阳极提高13.2%,开路电位提高2.3%.     

直冷半连续铸造高电位Mg-Mn牺牲阳极研究

采用直冷半连续铸造法制备了高电位Mg-Mn牺牲阳极,对其化学成分、金相组织、夹杂物的分布、电流效率和开路电位进行了研究,并与金属型制备的铸锭进行对比。结果发现,两种工艺下基体组织相同,直冷半连续铸造铸锭的晶粒细小,晶内和晶界上未发现氧化夹杂和熔剂夹杂,这使得镁阳极自腐蚀电偶对中的阴极和阳极的电位差减小,阴极和阳极的面积比减小,使得其电流效率和开路电位明显升高,且内、外电化学性能基本一致。     

Mn含量对Mg-Mn阳极显微组织和电化学性能的影响

采用高纯镁为原料制备高效Mg-Mn牺牲阳极,探讨了Mn含量分别为0.3%、0.6%、0.8%、1.0%时,对Mg-Mn牺牲阳极显微组织和电化学性能的影响.结果表明,Mn能够有效降低镁熔体中Fe的含量,提高镁阳极的电流效率,但过多的Mn能够和Si、C、O形成相对于α-Mg基体的少量阴极相,加重镁阳极的自腐蚀,使镁阳极的电流效率降低,不同Mn含量的Mg-Mn阳极基体组织均为α-Mg固溶体,Mn含量较低时组织为粗大的柱状晶,增大Mn的含量组织为等轴晶,继续增大Mn含量晶粒细化不明显.     

微量锶对镁锰牺牲阳极显微组织和电化学性能的影响

采用OM、SEM、EDS、XRD及电化学测试等手段,研究了微量Sr对镁锰牺牲阳极显微组织和电化学性能的影响.结果表明,微量Sr的加入能够细化晶粒,当Sr含量从0增加到0.30mass%时,合金的晶粒尺寸由900 μm减小到80 μm.随着Sr含量的增加,阳极的电流效率升高,开路电位负移,当Sr加入量为0.10%时,电流效率和开路电位达到最佳,其值分别为54.5%和-1.73VSCE;进一步增加Sr的含量,阳极电流效率下降,开路电位正移.研究认为,Sr含量不超过0.10%时,晶界析出的Mg17Sr2(弱阴极相)和α-Mg基体(阳极相)组成了电偶对,阻碍了晶间腐蚀,减少了晶粒大块脱落,电流效率升高,同时晶粒细化,晶界面积变大,杂质相(阴极相)分布更均匀,开路电位负移;Sr含量大于0.10%时,过量的Mg17Sr2相作为阴极相加大了镁阳极的腐蚀,电流效率下降,开路电位正移.     

Al-Zn-In-Si牺牲阳极材料的电化学性能

通过正交试验筛选确定了Al-Zn-In-Si牺牲阳极材料的最佳配比为Zn 5.5%,In 0.020%,Si 0.11%,Fe 0.12%。并对其电化学性能进行研究。结果表明,Al-5.5Zn-0.02In-0.11Si牺牲阳极材料的电化学性能指标包括开路电位、工作电位、实际电化学容量、电流效率、表面溶解形貌等,均达到或超过国家标准。     

Mg-Mn高电位牺牲阳极的腐蚀行为

采用金属型铸造了3种成分的梯形高电位Mg-Mn牺牲阳极.通过模拟土壤环境中[饱和CaSO4-Mg(OH)2溶液]的恒电流腐蚀试验,研究了Mg-Mn牺牲阳极的腐蚀行为.结果表明,Mg-Mn牺牲阳极中杂质元素存在较大的溶质偏析和明显的晶粒尺寸差异,导致距离模具表面不同距离处的电流效率不同.杂质元素在晶界上不均匀分布,使Mg-Mn阳极产生晶间腐蚀,第二相粒子不均匀程度越大,未腐蚀部分机械剥落越严重,从而加大阳极的质量损失,降低了阳极的电流效率.腐蚀形貌观察发现,当Mg阳极表面呈现出条状的蚀坑时,机械剥落现象严重,腐蚀很不均匀,电流效率较低,仅为41％;Mg阳极的表面蚀孔孔径越细小,分布越均匀,电流效率越高.     

Al—Zn—Mg—In—Ga—Ca合金牺牲阳极电化学性能的研究

在铝中添加合金元素Zn、Mg、In、Ga、Ca,研究合金元素的作用规律及阳极溶解过程中的活化机制.研制出一种较为理想的铝合金牺牲阳极,在海水中工作电位为一1.09V(SCE),电流效率达95.6%.并研究了热处理对阳极电化学性能的影响.     

Al-Zn-In系牺牲阳极低温电化学性能研究

研究了三种Al-Zn-In牺牲阳极在低温下的电化学性能,其中Al-Zn-In-Cd牺牲阳极在低温时电流效率为84%左右,阳极溶解呈非均匀状,腐蚀产物不脱落,不适用于低温环境;Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极在低温时电流效率为90%左右,表面呈均匀状溶解,腐蚀产物脱落,具有较好的电化学性能.     

铸造和挤压镁合金牺牲阳极的应用进展

镁合金牺牲阳极是适用于对在土壤、淡水及海水等介质中工作的金属(主要是钢质)设施进行阴极保护用的一种特殊的电化学功能材料,其用途越来越广泛。本文介绍了铸造和挤压镁合金牺牲阳极材料的一些基本特点、新的镁阳极产品类型,并对镁阳极制造与应用中的一些最新进展情况作了探讨。     

合金化及热处理工艺对镁阳极性能影响的研究进展

综述了镁基牺牲阳极材料的性能特点,并从组织结构,腐蚀电位,电流效率,晶粒细化等方面探讨了合金元素及热处理对镁阳极腐蚀性能的影响,为镁阳极的发展和研究提供一些思路和参考.     

Zn含量对Al-Zn-In-Mg牺牲阳极电化学性能的影响

设计并制备了不同Zn含量的Al-Zn-0.03In-1.30Mg牺牲阳极材料,采用恒电流、动电位极化和电化学阻抗谱方法研究了Zn含量对Al-Zn-0.03In-1.30Mg阳极电化学性能的影响,采用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析Zn含量对阳极的显微组织与腐蚀形貌的影响。结果表明：随着Zn含量的升高,Al-Zn-0.03In-1.30Mg阳极晶粒更细化且金相组织更均匀,自腐蚀电位显著负移;添加0.60%～10.00%(质量分数)的Zn可以有效破坏阳极表面的钝化膜从而改善阳极的溶解形貌,但Zn含量大于5.00%时,阳极会产生枝晶,增加局部腐蚀倾向使阳极溶解不均匀、电化学性能降低,0.60%～2.00%Zn含量阳极均具有较高的电化学性能,阳极的表面溶解均匀,电容量在2570 A·h·kg^-1以上,工作电位≤-1.05 V (vs SCE);其中0.60%Zn含量阳极能够显著降低牺牲阳极材料中Zn对海洋环境的重金属污染,可作为环保型牺牲阳极材料使用。     

海水干湿交替环境对铝合金牺牲阳极性能的影响

在海水干湿交替条件下研究了干湿比、环境湿度对铝合金牺牲阳极电化学性能的影响,分析了铝合金牺牲阳极的溶解形貌、腐蚀产物以及电流效率,讨论了造成铝阳极电化学性能差异的原因。结果表明:随着干湿比的增大,铝合金牺牲阳极开路电位和工作电位升高,阳极电流效率由96.4%降低至76.5%,铝合金牺牲阳极表面由均匀腐蚀转变为局部腐蚀;环境湿度的增加在一定程度上加剧了铝合金牺牲阳极的局部腐蚀,降低了其电化学性能。     

铁元素含量对Al-Zn-In-Cd牺牲阳极性能的影响

改变Al-Zn-In-Cd合金牺牲阳极杂质铁的含量,在20℃天然海水中研究其电化学性能。采用4d加速试验法测定了开路电位、闭路电位和电化学容量及电流效率,并采用循环伏安法研究了牺牲阳极的极化性能。结果表明,铁含量的变化对Al-Zn-In-Cd牺牲阳极开路电位以及闭路电位影响较小,而对牺牲阳极电流效率的影响较为显著。随着铁元素含量的增加,电流效率呈现下降趋势,但是在0.15%范围内仍可达到国标的要求,电流效率大于85%,且溶解形貌良好。循环伏安曲线表明,Al-Zn-In-Cd牺牲阳极极化性能良好。     

一种新型热水器用铝合金牺牲阳极

研制出了一种可用于贮水式热水器的新型铝合金牺牲阳极材料,该阳极材料在自来水中的开路电位-1．2～-1．3v（相对于饱和甘汞电极,下同）,工作电位-1．1～-1．2v,单位面积上发生的保护电流适中,随水温变化不大,无水垢以及颗粒脱落现象,电流效率大于75％,使用寿命是镁电极的2倍以上,是一种可代替镁阳极的热水器牺牲阳极材料。     

土壤中镁合金牺牲阳极输出电流计算公式比较

介绍了国内外技术文献有关土壤环境中镁合金牺牲阳极输出电流的计算公式,参考现场实际测试结果,对公式进行比较,讨论了在计算镁合金牺牲阳极输出电流时应注意的有关问题。     

织构对基于Mg-3Al-1Zn合金的镁空气电池性能的影响

在本论文中,商用AZ31镁合金板材被用为实验材料。为了研究织构对镁空气电池性能的影响,分别制备了基于板材轧面和截面的镁空气电池。与已经报道过的关于织构对镁合金电化学性能的影响的研究不同,本文所用实验材料的表面粗糙度与实际应用中镁合金板材的表面粗糙度相似。通过电化学阻抗谱研究了试样的电化学性能,结果表明轧面比截面更耐腐蚀。通过恒流放电测试研究了电池的放电性能,结果表明基于截面阳极的镁空气电池和基于轧面阳极的镁空气电池相比具有更高的阳极效率（两种电池的阳极效率分别为71.3%和65.7%）。放电24小时之后,通过扫描电子显微镜研究了镁合金阳极基体的表面形貌。轧面阳极显示出一个具有更多孔洞和沟壑的阳极表面,这可能是导致它具有低阳极利用率的原因。因此,被(10-10)、 (11-20) 和(10-11)取向晶粒所主导的轧面阳极更合适于被运用于镁空气电池。     

Sn对Mg合金阳极材料组织及电化学性能的影响(英文)

采用金相显微镜、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、结合能谱( EDS )研究了Sn对镁阳极材料显微组织、相结构、表面形貌及成分分布的影响;并通过恒电流法、动电位极化法、排水集气法等研究了该镁合金的腐蚀行为和电性能。结果表明:合金元素Sn、Pb的加入可以抑制棒状β-Mg17Al12相沿晶界析出,合金晶粒尺寸均匀,随着Sn含量的增大,颗粒相Mg2Sn增多;均匀化处理使大部分β-Mg17Al12相溶解,而残留Mg2Sn和Mg2Pb未溶相;Sn的加入可以提高镁合金自腐蚀电位,降低析氢率,当Sn含量为2wt%时,镁合金阳极的放电电压和电流效率最大。由于镁合金的"负差数效应"使得析氢率随电流密度的增大而增大,当电流密度为10mA/cm2时,电流效率最高,可达88%;腐蚀产物主要成分为Mg(OH)2、SnO2及MgSnO3,且疏松,易脱落,使镁合金阳极的工作电极电位负而且稳定,可促进电池反应深入进行。     

温度和电流密度对AZ63镁合金牺牲阳极在淡水中电化学行为的影响

用恒电流阳极放电和腐蚀形貌金相观察,考究了在淡水中温度２０￣８０℃、电流密度０．０１５￣１．２０ｍＡ／ｃｍ＾２的范围内,不同工作温度和电流密度下ＡＺ６３镁基合金牺牲阳极的电化学行为。结果表明：在淡水中,工作温度上升对ＡＺ６３镁阳极的电流效率和腐蚀形貌影响不大,工作电位略有负移;随阳极极化电流密度的增大,ＡＺ６３镁阳极的电流效率变化不大,工作电位正移明显,腐蚀形貌变得更加凹凸不平。在上述试验条件下没