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。     

油井环境中高温牺牲阳极的电化学性能评价

通过室内模拟实际油气井工况环境,在70℃对Al-Zn-In-Sn-Mg牺牲阳极和Al-Zn-In-Cd牺牲阳极两组配方的试样进行恒电流极化,开展开路电位、工作电位和极化曲线等电化学测试。同时对腐蚀后的阳极表面形貌及产物微观形貌进行了观察。结果表明:Al-Zn-In-Sn-Mg牺牲阳极开路电位较Al-Zn-In-Cd阳极负,具有较大的驱动电压。当对Al-Zn-In-Sn-Mg阳极施加恒电流极化后,其表面一直处于活化状态,溶解状态良好,电流效率高达58%左右。     

海水温度对Al-Zn-Ga-Si低电位牺牲阳极性能的影响

采用恒电流实验评价了Al-Zn-Ga-Si牺牲阳极在不同温度海水中的电化学性能,并利用电化学阻抗谱研究了其电化学行为,探讨了温度对阳极活化溶解的影响机制。结果表明：随着海水温度的降低,阳极的开路电位和工作电位均呈正移趋势,但工作电位在-0.770~-0.850 V之间。在低温下阳极的溶解性能变差,呈不同程度的局部腐蚀溶解,原因是温度降低影响了阳极表面活化溶解点产生的活化金属离子的扩散。     

XPS定量法研究Al—Zn—In牺牲阳极表面组成

利用计算机辅助系统,采用 XPS 定量分析方法-原子灵敏度因子法(ASF),结合氩离子刻蚀技术,定量研究了 Al-Zn-In 牲牲阳极在3％NaCl 溶液中恒电流密度放电前后的表面组成。实验表明:(1)在恒电流密度放电下,合金元素 Zn 和 In 以“溶解-再沉积”的活化机理富集在牺牲阳极基体表面的氧化膜中,形成金属 Zn 和 In 的再沉积相。(2)金属 Zn 和 In 的富集量随放电电流密度的增大而增多。(3)金属 Zn 和 In 在表面富集的深度差别,使二者对牺牲阳极活化溶解的影响不尽相同。根据以上结果,提出了 Al-Zn-In 牺牲阳极在3％NaCl 溶液中放电后表面组成的物理模型。     

均匀化方式对Al-Zn-Sn系合金电化学性能的影响

研究了不同均匀化冷却方式对Al-Zn-Sn-Ga-Bi牺牲阳极合金的影响。结果表明,热处理后合金的电流效率均在95%以上,工作电位负移且平稳;退火态阳极合金的电流效率稍高,但溶解形貌较差,淬火态试样工作电位更负,溶解形貌均匀,显示出更好的综合电化学性能。热处理过程中活化元素的存在状态发生改变,导致活化过程主导因素的不同,最终引起溶解形貌的差异。     

锌合金牺牲阳极海水干湿交替条件下的电化学性能研究

对Zn-Al-Cd合金牺牲阳极在海水全浸和海水干湿交替条件下的电化学性能进行了对比研究,并对阳极表面腐蚀产物的形貌和阳极表面溶解状况进行了分析。随着干湿交替次数的增加,锌合金阳极的工作电位逐渐正移,发出电流的能力逐渐减弱,阳极活性逐渐降低,电流效率明显下降。在干湿交替条件下,锌合金阳极表面腐蚀产物更为致密,表面溶解状况不如全浸时的均匀。表面腐蚀产物层致密和局部腐蚀是造成干湿交替条件下锌合金牺牲阳极活性和电流效率降低的主要原因。     

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。     

电弧喷涂Al-Zn-Si-RE合金涂层在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为(英文)

采用电弧喷涂方法在低碳钢表面获得高铝含量的Al-Zn-Si-RE涂层。通过测量Al-Zn-Si-RE涂层在3.5%NaCl溶液中的动电位极化曲线,腐蚀电位-时间曲线和电化学阻抗谱,系统地研究涂层的电化学腐蚀行为。通过将测量电化学阻抗谱拟合成等效电路图,研究涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡不同时间的阻抗行为。结果表明:Al-Zn-Si-RE涂层与Zn-15Al涂层具有相似的极化行为,阳极极化曲线均无钝化特征,仅呈现出活性溶解,但其腐蚀性能优于Zn-15Al涂层。Al-Zn-Si-RE涂层可以给钢基体提供有效的牺牲阳极保护作用,且牺牲阳极保护作用在涂层腐蚀过程中占主导地位。此外,腐蚀电位-时间曲线和电化学阻抗谱结果表明:在浸泡过程中存在点蚀-溶解-再沉积、活化溶解、阴极保护、腐蚀产物引起的物理屏蔽和涂层失效五个腐蚀阶段。     

海水、淡水中铁基牺牲阳极的性能

利用恒电流试验测试了工业纯铁和35钢在海水和淡水中的牺牲阳极性能,利用电流阶跃阳极极化法测试了二者在海水和淡水中的极化性能。结果表明,工业纯铁和35钢在海水和淡水中具有良好的牺牲阳极性能,工作电位稳定,电流效率高,溶解均匀,但淡水中二者工作电位较正;极化开始时,较小电流密度(0.2 mA/cm2)下,极化程度最大,其后随电流增大,海水中二者极化电位基本维持稳定,而淡水中继续发生明显的极化,电位正移严重。     

磁场对Cu／NaCl体系表现Tafel区阳极溶解的作用

采用线性电位扫描化曲线测试,以及恒电位极化下磁场扰动法研究了磁场对铜在氯钠溶液中的阳极溶解的作用,在阳极表观Tafel区,无磁场时恒电位极然后外加磁场使阳极电流密度增大,有磁场时恒电位极化然后撤去磁场使阳极电流密度减小,磁场通过加速电极溶液界面的传质过程而加速阳极溶解,由于Cu/NaCl与Fe/H2SO4体系阳极Tefel区速率控制步骤不同,会导致不同的磁场效应作用。     

磁场对Cu/NaCl体系表观Tafel区阳极溶解的作用

采用线性电位扫描极化曲线测试 ,以及恒电位极化下磁场扰动法研究了磁场对铜在氯化钠溶液中阳极溶解的作用。在阳极表观 Tafel区 ,无磁场时恒电位极化然后外加磁场使阳极电流密度增大 ;有磁场时恒电位极化然后撤去磁场使阳极电流密度减小。磁场通过加速电极溶液界面的传质过程而加速阳极溶解。由于 Cu/ Na Cl与Fe/ H2 SO4体系阳极 Tafel区速率控制步骤不同 ,会导致不同的磁场效应作用     

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。     

重铬酸根与磁场对铁在硫酸溶液中阳极极化行为的影响

采用动电位极化曲线法研究了外加磁场及不同浓度重铬酸根对Fe在0．5mol/L H2SO4溶液中阳极极化行为的影响,结果表明：浓度≤0．02mol/L的重铬酸根不改变阳极极化曲线的构型;重铬酸根浓度≥0.05mol/L时,阳极极化曲线上出现传质控制特征的斜率突变转折段,并且随重铬酸根浓度增大,斜率转折段在更负的电位、更小的电流密度下出现,外加磁场后,不同阳极电位区间内会表现出电流变小、不变及增大的现象,这与相应电位下阴、阳极反应贡献的相对大小以及各自的控制步骤类型有关,考虑阳极过程中可能发生的活性溶解、表面膜生成及表面膜溶解反应,以及极反应的影响,主要考虑磁场对阴、阳极反应中传质过程的作用,得出了外加磁场作用下的极化曲线模型,该模型较好地说明了磁场对不同电位区电流密度产生不同影响的实验事定。     

钢筋混凝土埋入式牺牲阳极阴极保护试验研究

目的 提高现有牺牲阳极阴极保护技术的效果，采用活性阳极包覆砂浆，制备一种埋入式牺牲阳极，并研究其应用特性。方法 采用二电极法测试阳极包覆砂浆的电阻率，通过加速试验、SEM-EDS分析锌腐蚀产物的迁移状况，采取自耦合试验测定埋入式牺牲阳极下钢筋的电位等参数;在此基础上，研究埋入式牺牲阳极的特性及其阴极保护范围。结果 活性阳极包覆砂浆的电阻率仅为18.48 Ω.m。闭路电位、瞬间断电电位测试显示钢筋的稳定保护电位为−400~ −440 mV，断电电位为−218 mV，满足NACE标准对衰减电位的最低要求(200 mV)。电流密度结果表明，埋入式阳极可提供的保护电流密度为6.1~7.7 mA/m²，符合EN 12696要求。通过网格法测量的结果显示，在钢筋密度比为0.20，以及高腐蚀环境条件下，埋入式牺牲阳极的最大有效保护距离可达到700 mm。SEM-EDS分析结果表明，锌阳极发生反应，生成了可溶性锌酸盐(ZnO2²⁻)，且会由锌阳极表面向砂浆内部迁移，最终逐渐分散到砂浆孔隙中，可有效解决因锌阳极表面腐蚀产物聚集而影响活性的问题，并消除腐蚀产物体积增大造成的膨胀应力。工程应用结果表明，各测试点钢筋的保护电位均负于−400 mV，满足保护要求。结论 埋入式牺牲阳极对钢筋有较好的保护效果，能够保持电位、电流输出稳定，不会影响阳极的活性，也不会给混凝土结构带来膨胀应力。     

Al-Zn-In-Mg-Ti-Ga-Mn牺牲阳极在极地低温环境中的电化学性能

基于前期牺牲阳极材料研究成果，对极地低温环境专用Al-Zn-In-Mg-Ti-Ga-Mn牺牲阳极开展模拟服役环境下的电化学性能测试，通过完整周期的“雪龙号”极地航行试验考察极端环境因素对牺牲阳极电化学性能的影响，采用高倍率扫描电镜等手段观测材料腐蚀产物特征和表面微观形貌。结果表明：在极端环境因素影响下，阳极材料的活化和溶解行为发生变化，海水环境中较高的溶解氧含量和盐度削弱了低温条件对离子运动的影响，阳极材料自腐蚀程度下降，阴极去极化反应得到遏制，阳极表面活化溶解速率和活性金属沉积速率得到提升，表面钝化膜的更新动态平衡得到有效维持，牺牲阳极在极地海洋环境中表现出良好的阴极保护性能。     

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。     

铝在氯化物溶液中的交流阻抗

用相敏检波法测定了铝在氯化物溶液中当用约300μA/cm~2～30mA/cm~2电流密度阳极极化时的表面阻抗。结果表明lgRf(法拉第阻抗)与lgi(阳极极化电流密度)成线性长系,电容C与i成线性关系;证实了铝阳极溶解时活性溶解区的面积是外加阳极极化电流的线性函数,真实电流密度实际上并无变化,因此电位也无变化。     

铟在铝基牺牲阳极溶解过程中的作用

研究了铟对铝基牺牲阳极溶解的影响。结果表明:铟量增加,使铝阳极电位负移,电流效率下降;铟在合金中以偏析相存在,阳极表面具有均匀分布的蚀孔,在蚀孔中有富铟的岛状物;铟的溶解量随时间呈U型曲线。提出了偏析的富铟相使铝阳极活化而溶解的假说。     

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.     

Bi含量对Al-Zn-Ga-Si-Bi合金电化学性能和腐蚀形貌影响

通过在Al-Zn-Ga-Si低电位牺牲阳极材料中添加Bi来改善阳极的性能，以不同Bi含量制备了5种牺牲阳极材料。通过电化学性能测试、极化曲线以及电化学阻抗谱测试来分析Bi对阳极电化学性能的影响；采用三维视频和宏观表征来分析Bi对阳极腐蚀形貌的影响。结果表明，添加适量Bi可以有效破坏铝合金阳极表面的氧化膜，提高阳极活化性能，并减少晶界腐蚀的作用，改善阳极的溶解形貌，但Bi含量过高时反而降低阳极的均匀活化性能，当Bi含量为0.05%(质量分数) 时阳极综合性能良好，可用作高强钢的阴极保护。