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镁包铝型复合牺牲阳极的研制及性能研究

张克  
【摘要】:在海洋环境中通常使用锌基和铝基牺牲阳极材料对处于全浸区的钢结构进行保护。保护初期,钢结构所需保护电流密度远大于其后期所需保护电流密度,传统锌阳极和铝阳极因驱动电位有限,难以在初期提供足够大的保护电流,因此,必须加大安装数量来弥补,使得大型海洋钢结构在初期所安装的牺牲阳极数量相当惊人。随着海洋开发的深入,牺牲阳极的需求量还将不断增加,这意味着大量的能源将被用来进行锌、铝等有色金属的冶炼,在资源和能源日益紧张的今天,这是非常不合理的。 在传统锌基或铝基牺牲阳极的外面包覆一薄层镁基牺牲阳极制备成一种比较新颖的牺牲阳极——复合牺牲阳极。初期由外层镁阳极对被保护结构体进行保护,在不增加阳极数量的情况下,其所提供的电流可满足钢结构初期对保护电流的需求。镁阳极消耗殆尽时,钢结构所需保护电流密度已经很小,内层铝阳极或锌阳极开始释放电流,对钢结构实施长期、稳定的保护。 本文制备了一种镁包铝型的复合牺牲阳极,外层成分为镁-铝-锌-锰,内层成分为铝-锌-铟-镉。对所用的铝阳极和镁阳极分别进行了恒电流电化学测试和自放电电化学测试。采用电化学阻抗技术、动电位极化曲线试验对两种的结合界面进行了性能研究,并通过扫描电子显微镜对结合界面的形貌特征进行了观察。通过研究发现: 与铝阳极相比,镁阳极具有更负的电位,因此其驱动电压更大,相同阴、阳极面积比例时,其所能提供的保护电流远大于铝阳极所提供的保护电流,但在镁阳极的保护下阴极电位很负,容易发生析氢反应,造成钙镁沉积层容易脱落,因此实际工程设计中应控制镁阳极与阴极的面积比例不宜过大。 在铝阳极和镁阳极的结合部位,由于镁液的浇铸而使成分发生了变化,铝阳极表面有镁的渗透,使得表面部分的活性高于内部,因此对不会影响复合阳极的放电连续性。


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