熱海水環(huán)境下鋁-鋅犧牲陽極電化學(xué)性能的研究.pdf

1、在海水循環(huán)冷卻系統(tǒng)中，換熱設(shè)備出口處海水的溫度較高，腐蝕特別嚴(yán)重，因此解決該設(shè)備的高溫海水腐蝕問題就顯得尤為重要。犧牲陽極保護法是防止海洋設(shè)施腐蝕的一種行之有效的保護方法，但是常用的幾種犧牲陽極材料在高溫時卻面臨著電位上升，電流效率下降，并存在晶間腐蝕等諸多問題。本課題正是在這樣一個背景下提出來的，目的在于研制出高溫高效的鋁、鋅合金犧牲陽極材料。 根據(jù)前人的研究結(jié)果，首先確定了14種犧牲陽極配方進(jìn)行熔煉。在鋁陽極和鋅陽極中各選取

2、一種材料進(jìn)行固溶處理，然后對所有犧牲陽極進(jìn)行電化學(xué)性能測試，并將國標(biāo)作為陽極配方篩選的參考依據(jù)，同時考察了合金元素和熱處理對陽極電位、電流效率、表面溶解狀況及晶間腐蝕的影響。 實驗結(jié)果表明，在 60℃時，陽極材料Al-6.55Zn-0.023In-0.17Si-0.028Sn(A15)、Al-5.8Zn-0.074In-0.092Bi-0.028Ti (Al6)、Zn-0.0006Al-0.05Cd (Znl)、Zn-0.43A

3、l-0.48Cd (931)，以及在 70℃時，陽極材料Al-6.53Zn-0.024In-0.19Si(929)、Al-5.43Zn-0.024In-0.05Sn(930)、Zn-0.0006Al-0.05Cd(Znl)，其電化學(xué)性能均較理想，可以作為適用于熱海水環(huán)境下進(jìn)一步開發(fā)的陽極材料。 在對兩種陽極材料 Al-Zn-In-Si和 Al-Zn-In-Si-Sn對比研究中發(fā)現(xiàn)，加Sn的優(yōu)點是可以消除陽極在低溫時的晶間腐蝕，并

4、使陽極高溫時的電位負(fù)移。但其缺點是使高溫時陽極電流效率有所下降，且電位變得不很穩(wěn)定，表面腐蝕均勻性變差。 根據(jù)研究結(jié)果，高溫時鋁、鎂等合金元素的存在對鋅陽極電化學(xué)性能有不利影響。通過進(jìn)一步考察分析鋁對Zn-Al-Cd陽極晶間腐蝕的影響，得出了兩個結(jié)論：在晶界區(qū)存在的活躍的鋁原子是高溫時Zn-Al-Cd陽極發(fā)生晶間腐蝕的必要條件，而析氫反應(yīng)對晶間腐蝕起著“催化”作用，并加劇了晶間腐蝕的發(fā)生。 在研究固溶處理對在高溫時鋅、鋁

5、陽極性能的影響時發(fā)現(xiàn)，固溶處理能夠改善Al-Zn-In-Si-Sn陽極的電化學(xué)性能。但對于Zn-Al-Cd陽極，固溶處理反而使其性能下降。在對Al-2.98Zn-0.02In-1.24Mg陽極進(jìn)行恒電流法和自放電法的實驗中發(fā)現(xiàn)，大電流密度有助于提高鋁陽極的電化學(xué)性能。自放電法的實驗結(jié)果也進(jìn)一步證實了 Al-6.55Zn-0.023In-0.17Si-0.028Sn和Al-5.8Zn-0.074In-0.092Bi-0.028Ti在高溫下