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。     

新型高电位镁合金牺牲阳极的研究开发

以高电位镁合金牺牲阳极的生产工艺为根据,研究了Mn、Zn等元素对镁阳极电流效率的影响。结果表明,当w(Fe)0.005%时,随着锰含量增加,电流效率逐渐降低;w(Zn)=0.04%时,牺牲阳极的电流效率最高。利用高纯镁可以直接制备出符合国家标准电性能要求的阳极。根据研究结果,设计并成功制备了3种不同成分的高电位镁合金牺牲阳极:低锰阳极、锌镁阳极和纯镁阳极。     

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.     

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。     

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.     

海洋平台用大吨位高电位铸造镁阳极的制备工艺

针对海洋平台用大吨位高电位镁阳极熔铸过程中容易产生氧化和熔剂夹杂、缩孔、冷隔等缺陷、电化学性能不合格率高、成本高、效率低等问题,采用"粗镁直接炼制镁阳极"工艺、分层加热净化技术以及低压转注移液和漏斗控制浇注速度的方式,并合理的设计了浇注系统和模具结构,阳极无铸造缺陷,电化学性能符合ASTM标准,性能稳定.     

电热水器用牺牲阳极研究

研制了一种高活化铝锌合金牺牲阳极,对合金的活化行为作了分析讨论,该阳极在城市自来水中开路电位达到-1000mV～1200mV（相对饱和甘汞电极,以下同）,工作电位-950mV～-1100mV左右,电流效率52％-54％,实际电容量1300—1500A·h／kg。作为相同重量的热水器阳极,铝阳极的使用寿命约为镁阳极的2,3倍左右,该阳极是热水器中镁阳极理想的替代品。     

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.     

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.     

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.     

电偶电流评价牺牲阳极性能

依据牺牲阳极与A3钢偶合后的电极动力学,电偶电流Ig的时间积分电量值为牺牲阳极实际发出电流量,电偶电流Ig的时间积分电量值与铜库仑计效率存在一定的关系,通过测试铸造铝合金牺牲阳极和A3钢在3%NaCl溶液中偶合后的电偶电流Ig,表明用电偶电流快速评价铸态铝合金牺牲阳极性能可行,可以用来筛选牺牲阳极配方.     

铝合金牺牲阳极电流效率损耗的微观分析

探针（EPMA）和能谱分析技术(EDAX)，考察了铝合金牺牲阳极的显微结构和腐蚀后的边缘形貌，讨论了电流效率和显微组织之间的关系.结果表明：晶界腐蚀引起的晶粒脱落是铝合金牺牲阳极电流效率损耗的重要原因.      

低驱动电位Al-Ga合金牺牲阳极及其活化机制

采用恒电流试验评价了不同Ga含量的Al-Ga二元合金牺牲阳极的电化学性能,并通过X射线衍射、扫描电镜及能谱分析、回沉积等实验探讨了阳极的活化溶解机制。结果表明,采用高纯铝锭炼制的Al-0.07%Ga 二元合金工作电位在-0.820 V~-0.876 V（vs.Ag/AgCl海水）之间,而用工业铝锭Al99.85炼制的Al-0.1%Ga二元合金阳极工作电位在 -0.802 V~-0.818 V之间,基本满足低驱动电位牺牲阳极的要求,但局部腐蚀溶解均较严重,溶解性能有待改善;Al-Ga合金腐蚀产物中的 Ga含量随基体中Ga含量的增加而增加,但远小于基体中的Ga含量;溶解后阳极表面的Ga含量大于基体中Ga含量,原因是溶解在溶液中的 Ga³⁺回沉积到阳极表面,使得阳极表面Ga含量增加;Al-Ga阳极的活化符合溶解-再沉积机理。     

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.     

淡水中镁基牺牲阳极上的析氢行为

用失重法,收集氢气,电子探针合金成分分析和腐蚀形貌观察等方法。研究了ＡＺ６３和ＺＡ４１镁合金及纯镁在水中的析氢行为,结果表明：在淡水中镁阳极处于活性溶解状态;淡水中镁阳极上的析氢速度与电流密度呈线性关系,这与在０．５ｍｏｌ／ＬＮａＣｌ＋Ｍｇ（ＯＨ）２（ｐＨ＝１０．２）溶液中的情况类似。     

A1-Zn-In-Mg-Ga-Mn牺牲阳极腐蚀防护行为研究

采用电化学阻抗谱技术、失重法和扫描电镜分析技术(SEM)研究Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn牺牲阳极在自腐蚀与7A52铝合金偶接两种条件下的溶解行为和活化性能。结果表明:偶连接的Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn牺牲阳极有效地降低了7A52Al的腐蚀速率,牺牲阳极一直存在活性溶解,腐蚀均匀,腐蚀产物易脱落。自腐蚀的Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn牺牲阳极发生局部腐蚀,表面溶解不均匀;表面腐蚀产物和氧化膜以及活性溶解点的减少阻滞了牺牲阳极溶解反应。     

镁基牺牲阳极腐蚀行为研究

采用静态失重法、动电位扫描法和交流阻抗法研究了高纯镁和AZ31合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为.结果表明：高纯镁在3.5%的NaCl溶液中的平均腐蚀速率要小于AZ31合金,腐蚀后在高纯镁表面形成了一层氧化膜,阻碍进一步腐蚀,而由于第二相与基体发生电化学反应的AZ31合金腐蚀过程继续维持.用SEM观察两者的腐蚀形貌发现,AZ31合金整个表面都被剧烈的腐蚀;而高纯镁表面腐蚀均匀,且腐蚀程度较浅. 