海洋平台用Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极的电化学性能研究

通过对Al-Zn-In、Al-Zn-In-Cd和Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极进行电化学性能测试,比较了不同添加元素对电化学性能和表面溶解状态的影响,评价了Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极在腐蚀防护方面的优势,为海洋工程中合理选用牺牲阳极提供参考。     

高电位镁合金牺牲阳极生产过程控制与研究

论述了高电位Mg-Mn牺牲阳极材料的组织结构,电化学性能以及应用。重点分析研究了杂质Fe、Ni、Cu、Si、Al等元素对其自腐蚀机理,Mn成分及相关组织、熔铸工艺控制对高电位镁阳极组织和电化学性能的影响,指出高电位镁阳极生产过程存在的有关问题并对其未来发展趋势进行展望。     

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.     

杂质含量对ZM5合金铸件耐腐蚀性能的影响

研究了相同工艺条件下Cu、Fe、Ni杂质含量对ZM5合金铸件耐腐蚀性能的影响。在5%的氯化钠溶液中测试了不同杂质含量的ZM5合金铸件的腐蚀速率,同时观察了铸件表面的腐蚀形貌。结果表明:Cu、Fe和Ni三种杂质元素含量对ZM5合金铸件抗腐蚀性具有较大影响;随着三种杂质元素含量的增加,铸件的腐蚀速率增加。将Cu元素含量控制在0.015%以下,Fe元素含量控制在0.005%以下,Ni元素含量控制在0.001%以下,可以保证ZM5合金铸件具有较高的耐腐蚀性能,随着Cu、Fe、Ni等杂质含量的减少,铸件腐蚀速率降低,耐腐蚀性能提高。     

2D70铝合金成分优化

为优化航空器用铝合金2D70的化学成分,采用常温力学性能、硬度检测、高温性能、电导率、抗应力腐蚀等各项理化检测等研究手段,研究了Cu、Mg、Si、Fe和Ni等元素在该合金中的作用,得出了各元素在该合金中的最佳范围。试验结论是Fe、Ni含量应控制在1.0%(wt%)左右,Si含量应作为杂质控制在0.15%～0.25%范围之间,Cu含量控制在中下限,Mg含量控制在中上限。     

铝合金牺牲阳极失效分析

通过化学成份分析、电化学性能测试及电化学阻抗谱对铝合金牺牲阳极不溶解原因进行分析,结果表明,Cu、Fe、Si含量过高导致牺牲阳极不溶解、电化学性能差.电化学阻抗谱研究表明牺牲阳极在加速试验过程中,经过初期活化后表面迅速钝化,阻止了进一步溶解.     

杂质Fe对A1-Zn-In牺牲阳极性能的影响

炼制Fe杂质含量不同的6种Al-Zn-In阳极,采用恒电流方去评价了其电化学性能,并通过扫描电镜观察其溶解的微观形貌,探讨了Fe杂质含量对阳极电化学性能的影响规律与机制.结果表明,随着Fe杂质含量的升高,Al-Zn-In阳极的电流效率呈先增加后降低趋势,原因足少量的Fe可增加阳极的活化点,而过量的Fe则作为阴极相引发电偶腐蚀使得阳极呈局部腐蚀溶解.     

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。     

原料成分对电解铝中Fe、Si含量的影响及控制

从原料的角度分析了电解铝所用的氧化铝、氟化铝、阳极覆盖料、炭阳极中杂质含量对铝液质量的影响。通过跟踪这4种原料中Si、Fe杂质元素的迁移、转化和富集,研究了其对铝液中Si、Fe含量的影响大小。结果表明,这4种原料所造成铝液中Si、Fe的增加值最大分别为55.67%和62.15%。可以通过控制原材料质量、净化阳极覆盖料、提高炭阳极质量及优化电解生产工艺技术参数等来提升铝液质量。     

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。     

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.     

不同In含量Al-Zn-In-Mg-Ti合金组织与电化学性能分析

考察了合金元素In含量对Al-Zn-In-Mg-Ti合金组织和电化学性能的影响、并探讨了其在人造海水中的腐蚀行为.结果表明:随着In含量的减少,Al-Zn-In-Mg-Ti合金的组织变得更加均匀,析出相减少,枝晶数量减少,电化学性能也随之改善.当In含量为0.02%时,Al-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti合金的电流效率达86.3%,实际电容量为2407.3A.h/kg.在人造海水中腐蚀后,Al-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti合金腐蚀产物易脱落,表面均匀平整.     

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。     

动态海水温度对Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极性能的影响

采用恒电流法、电化学阻抗谱并结合表面形貌观察研究了动态海水中温度对Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极电化学性能的影响,并与静态条件下测试结果进行比较。结果显示,随着海水温度降低,Al-Zn-In-Mg-Ti阳极试样的开路电位和工作电位负移,电化学容量增大,电流效率升高,溶解形貌更好;温度相同时,动态海水中Al-Zn-In-Mg-Ti阳极试样的开路电位、工作电位较静态条件下正移,电化学容量及电流效率下降,溶解形貌稍差。     

Fe含量对Al-Zn-In-Mg-Ti-Si牺牲阳极电化学性能的影响

采用电化学方法、电偶实验、EPMA和ICP-MS对不同Fe含量的Al-Zn-In-Mg-Ti-Si牺牲阳极在海水中的电化学性能进行了研究。结果表明,铝合金牺牲阳极随着Fe含量的增加,Fe的析出相随之增多。Fe主要富集在晶界处,少数呈点状在晶内弥散分布。Al-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti-0.12Si-0.1Fe合金的阳极表面溶解均匀,工作电位处于-1.047~-1.068V之间,电流效率达到93%以上,耦合电位较负且稳定,耦合电流较高,2 h时的Al和Zn溶解量为2.2×10-8和3.8×10-9g/L,48 h时的扫描电流峰值为36 mA,增加了溶解活性点,铝合金的溶解均匀性得到增强。而Fe含量超过0.1%后,会限制In的活化作用,活性溶解阻力逐渐增大,电流效率明显下降。Fe含量为0.1%的Al-Zn-In-Mg-Ti-Si合金具有较好的阳极性能。     

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.     

火花直读光谱测定Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极中元素含量的不确定度评定

依据JJF 1059.1-2012标准,以Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极为例,通过实验采用火花直读光谱分析法测定Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极中锌和镁的含量,分析了牺牲阳极中各元素含量的不确定度的来源,建立数学模型,并对牺牲阳极中各元素含量测定结果的不确定度进行评定,确定和计算测定过程各不确定度分量。结果表明,测量结果重复性的不确定度、类型标准化用标准物质标准值的不确定度、被测样品基体不一致引起的不确定度是火花直读光谱分析中不确定度的主要来源。因此,控制影响不确定度的主要因素,可以减少测量不确定度,保证分析结果的准确性,该方法也适用于其他铝基牺牲阳极中元素含量的不确定度评定。     

时效时间对Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极电化学性能的影响

通过比较时效不同时间的Al-5Zn-0.03In-1Mg-0.05Ti-0.1Si阳极合金的析出相、开路电位、电流效率、腐蚀形貌及电化学阻抗谱等,研究了时效时间对该阳极微观组织和电化学性能的影响。结果表明:该合金中的主要析出相为Mg Zn2相,随时效时间的增加析出相迅速长大且密度逐渐降低。时效30 min试样的电化学性能最好,开路电位约-1.0793 V(SCE),电流效率为94.5%,试样表面腐蚀坑深度很浅、腐蚀形貌非常均匀。随着时效时间延长,合金的开路电位逐渐负移,但电流效率却逐渐降低且腐蚀形貌逐渐恶化。析出相对铝基牺牲阳极的电化学性能影响较大,长时间时效不利于改善铝合金阳极的综合电化学性能。     

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。     

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。