高性能铝、锌、镁合金系列牺牲阳极材料的研究

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1、昆明理工大学硕士研究生学位论文摘要摘要目前常用的保护钢铁设备的牺牲阳极材料有铝基合金、锌基合金和镁基合金三大类。牺牲阳极的性能主要由材料的化学成分和组织结构决定。铝基阳极比重小、电流效率高、发生电量大、对钢铁驱动电位适中、来源丰富，是一种迅速发展起来的新型牺牲阳极材料。锌基阳极比重大、发生电量小、对钢铁的驱动电位不高，且在高温条件下易于极化，一般用于电阻率较低的环境。镁基阳极电流效率低、对钢铁驱动电位大(易于过保护)，只用于电阻率较高的土壤环境。通过实验，根据在常温海水实验数据及性能测试结果，经过综合分析，确定了阳极材料合金元素最佳含量范围，测

2、试了牺牲阳极材料的电化学性能，并分析了合金元素的作用。在铝合金中，镉的加入能促使锌均匀分布，减少锌、铜、铟偏析，改善阳极腐蚀状况，如镉量过高时，将析出新相，产生“过活化”作用，增大自腐蚀，加入量一般控制在O01％左右。若添加o．5％-4％的镁叫显著提高其电流效率，尤其存在微量锡时，效果更为明显，因为锡与镁之间具有匹配作用，锡的量应控制在0．01～0l％之间。硅最显著的作用是改善铝合金的铸造性能，但对合金的抗蚀性和可焊性有损害。通过lE交实验法探索出AI—Zn—In—Cd牺牲阳极材料的最佳成分比，实验证明：A1．35Zn．002In．0．0lCd

3、牺牲阳极材料的电化学性能各项指标均达到或超过国家标准，腐蚀产物容易脱落，表面溶解均匀，电位较负，较稳定，在0～20mA电流范围内，无钝化现象出现，阳极一直处于活化状态，组织分布较为均匀，由于In和Cd两者之间达到良好的匹配效果，表面溶解均匀，产物容易脱落，为最佳组成阳极材料。实验表明：Al—zn—Tn—Sn—Re、Al—zn．In．Sn．Mg—Re牺牲阳极材料的电流效率都较高，金相组织分布较为均匀，Re含量越高，起始电位越高，电流效率越高，试样表面溶解均匀，为理想的牺牲阳极材料。AI一4Zn一003In一003Ti一1Mg，AI-7Zn—O1S

4、n一003Ti一1Mg，AI一3Zn一003In一0015Cd一1．25Mn，A1-7Zn一0．1Sn一0015Cd几种『ju极利料，Ti元素最显著的作用是川来细化固溶体型合金的固熔体组织。AI中加少量Ti就能形成TiAl3，而具有高熔点的TiAI，在合金结晶前就已形成了大量细小的-吊粒而起到外来晶核的作川，使铝合金组织得到细化，从而使阳极溶解更均匀。另外，添加少量Ti能防止铸造的热裂现象发生，减小阳极晶问腐蚀倾向。锡溶昆明理工大学硕士研究生学位论文摘要于铝中形成固溶体，其溶解度仅有O．07％左右，以SnO的方式进入铝表面氧化膜，破坏其钝性，可

5、以降低铝电位。研究了zn．AI．Cd和Zn—AI．Mn两类阳极材料。合金元素Al的含量不宜过高，才和Cd配合较好效果，合金元素铝、镉细化了锌合金的晶粒，抑制了杂质的影响，从而使锌阳极的性能得到较大的改善，加入Mn元素可以活化金属，提高电流效率，此类合金阳极的电位和发生电流稳定，阳极极化小，电流效率高，溶解均匀，金相组织均匀，腐蚀产物疏松易脱落，锰含量越高，晶粒越细小。但Mn含量升高，电流效率有所降低，再增大，电流效率有升高，因而要控制在01％左右为最佳。关键词：牺牲阳极、电化学性能、极化、合金元素。昆明理工大学硕士研究生学位论文Absh'act

6、AbstractAtpresent，thesacrificialanodematerialsusedfortheprotectionofironandsteel，whicharebasedofaluminum，zincandmagnesiumalloyTheperformanceofsacrificialanodeisdeterminedbyit’Schemicalconstitutionandstructure．TheA1一basedanodewithlowdensity,highcurrentefficiency,muchpowergene

7、rated，moderatepotentialappliedtoironandsteel，isarapidlydevelopednewsacrificialanodematerialZn—basedanodewithhighdensity,lesspowergenerated，lowpotential，appliedtoironandsteel，easetopolarizeathightemperature，isusuallyusedintheenvironmentoflowelectricalresistance．Mg—basedanodew

8、ithlowcurrentefficiency,highpotentialappliedtoironandsteel(easetoover-prote