镁铝复合牺牲阳极的制备及其电化学性能研究

摘要

牺牲阳极应用于海上平台、输油管道、城市管网等各个领域，已经取得了良好的社会经济效益。阴极保护技术的应用越来越广泛，它对牺牲阳极的要求也越来越高。普通牺牲阳极已不能完全满足各种阴极保护的要求，复合牺牲阳极应运而生。 本文以 Al-3.5Zn-0.02In-0.01Cd 合金作为牺牲阳极的内层材料，以 Mg-6Al-3Zn-Mn 合金作为牺牲阳极的外层材料，通过真空熔炼以及机械加工，制备出了4组内外层厚度比不同的镁包铝型复合牺牲阳极试样和2组普通牺牲阳极试样。 采用恒电流法测定了6组牺牲阳极试样的开路电位和工作电位。通过阳极失重法计算出了牺牲阳极试样的电流效率。通过比较，选取了其中电化学性能最佳的一组复合牺牲阳极平行试样，对其进行了固溶热处理。观察了试样的显微组织，测试了试样的电化学性能，并与未经热处理的试样进行了对比，分析研究了热处理对复合牺牲阳极电化学性能的影响。拍摄了试样的表而腐蚀形貌照片，并与未经热处理的试样进行了对比分析。 通过试验及分析最终得出：4 组复合牺牲阳极试样的电化学性能均达到或者超过了相关牺牲阳极的国家标准。其开路电位随着镁层厚度的增加而升高；电流效率依次降低；阳极消耗率依次升高；工作电位均比较稳定。在本试验条件下，镁层和铝层的最佳厚度比为3：7。这种配比结构的复含牺牲阳极在初期具有足够负的工作电位，能尽快地对阴极结构起到良好的保护效果，等到外层镁合金阳极消耗完时，正好完成对被保护结构的阴极极化，从而降低了对牺牲阳极工作电位的要求，内层铝合金阳极便可以对阴极结构进行有效地保护。 固溶处理能够减少阳极试样品粒内第二相的数量，并能使其发生球化，均匀分布于晶粒内部，避免晶问腐蚀的发生或降低晶问腐蚀的程度，从而改善阳极试样表面的溶解性能。固溶处理使复合牺牲阳极试样的开路电位和工作电位均有少量正移，同时能提高复合刚极的电流效率，降低阳极消耗率。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2牺牲阳极材料的研究现状

1.2.1锌基牺牲阳极材料

1.2.2铝基牺牲阳极材料

1.2.3镁基牺牲阳极材料

1.2.4复合牺牲阳极材料

1.3牺牲阳极材料的应用

1.3.1牺牲阳极的使用环境

1.3.2牺牲阳极的应用实例

1.4本课题的研究意义

1.5本课题的研究内容

第2章牺牲阳极法阴极保护原理

2.1阴极保护基本原理

2.2阴极保护主要参数

2.2.1自然电位

2.2.2最小保护电位

2.2.3最大保护电位

2.2.4最小保护电流密度

2.2.5瞬时断电电位

2.3金属腐蚀的电化学本质

2.3.1腐蚀电池的极化和去极化

2.3.2电偶腐蚀

2.3.3阴极保护

2.4牺牲阳极法和外加电流法的比较

2.5牺牲阳极法阴极保护的评定指标

2.6牺牲阳极材料的必备条件

2.7本章小结

第3章镁铝复合牺牲阳极的制备

3.1试验材料及设备

3.1.1试验材料

3.1.2试验设备

3.2试样制备过程

3.2.1模具设计及制造

3.2.2合金熔炼及浇铸

3.2.3试样加工及预处理

3.3铸造质量分析

3.3.1试样的表面质量

3.3.2试样的内部质量

3.4本章小结

第4章镁铝复合牺牲阳极的电化学性能

4.1试验方法

4.1.1试验装置

4.1.2试验装置原理图

4.1.3试验步骤

4.1.4数据处理

4.2结果分析

4.2.1开路电位

4.2.2工作电位

4.2.3电流效率

4.2.4阳极消耗率

4.2.5腐蚀特征分析

4.3本章小结

第5章热处理对复合阳极组织及性能的影响

5.1热处理工艺的制定

5.2金相组织分析

5.3对开路电位的影响

5.4对工作电位的影响

5.5对电流效率的影响

5.6对阳极消耗率的影响

5.7对腐蚀特征的影响

5.8本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢