高电位镁阳极的制备及性能研究

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1、郑州大学硕L学位论文摘要高电位镁牺牲阳极对钢铁的驱动电压较大，大量用于电阻率较高的土壤或淡水中，市场占有率远大于普通镁阳极，成为镁阳极中的主导产品。人们最早使用的高纯镁阳极电流效率仅为30％左右，而Dowch咖ical公司开发的Mg．Mn牺牲阳极是现在使用的唯一一种高电位镁阳极，其电流效率通常仅为50％左右。Mg-Mn牺牲阳极较低的电流效率，缩短了阳极的使用寿命，增加了施工成本，大大限制了高电位镁阳极的应用。本文在充分研究Mg-Mn牺牲阳极和高纯镁阳极腐蚀规律的基础上，总结出了影响高电位镁阳极电流效率的两个主要原因，自腐蚀和晶粒的大块脱落，从影响高电位镁阳极电流效率的两个主要方面来改善阳

2、极的电流效率：1)通过在M争^缸牺牲阳极中加入含砷02的熔荆，降低熔体中的Fe和Si含量，来减少阳极的自腐蚀，2)在Mg-h缸牺牲阳极和高纯镁阳极中分别添加一定量的sr，阻碍阳极的晶间腐蚀，减少阳极的晶粒大块脱落；同时，借助于金相显微镜、扫描电镜(sEM)、x射线衍射分析仪(XRD)、恒电流法测试等分析手段，对阳极材料的显微组织和电化学性能的关系进行了初步的探讨和研究。．n02对Mg-Mn牺牲阳极的净化处理表明：Ti02可以降低镁熔体中的Fe和Si的含量，使用含25'“wt％)Tj02的熔剂能够使Mg一^缸牺牲阳极中的Fe和si的含量从O．015％和O．026％降低到O．004％和O．0

3、04％，电流效率和开路电位分别达到51．2％和一1．7lvscE，再增加面02的含量并不能降低阳极的Fe含量和si含量，而以高纯镁为原料生产的M刮～缸阳极，其Fe含量和si含量分别为O．006％左右和0．005％左右；用含Ti02的熔剂处理普通纯镁后，直接生产M争Mn牺牲阳极的工艺是可行的，而以高纯镁为原料，加入l~佃元素合金化并添加一定量的Ti02继续降低Fe含量，以提高阳极的电流效率的工艺是不可行的。在M乎Mn牺牲阳极中添加微量的sr的试验结果表明：(1)M哥Mn—sr阳极的晶粒尺寸随着Sr含量的增加而减小，随着Mn含量的增加而增大，当Sr含量从O增加到0．30％时合金的晶粒尺寸由9

4、00pm减小到80岬，同时晶界析出的M翱7Sr2相的量也随之增多。(2)当sr的加入量较少时，微量的Sr在晶界上生成少量的Mgl7Sr2相(弱阴极相)，能够阻碍阳极的晶问腐蚀，提高了阳极的电流效郑州大学硕l学位论文摘要率，当sr含量较多时，晶界上较多的Mgl7sr2相作为镁阳极的阴极相加大了镁阳极的腐蚀，降低了阳极的电流效率。(3)当M争Mn—Sr阳极中的Fe含量为O．0152％时，在阳极的晶界附近会生成大量的形状圆整的第二相，能谱分析显示，这种第二相是Mn、Fe、o元素形成的化合物。(4)当sr含量为O．08％，Mn含量为O．54％时，M争Mn．Sr阳极取得最佳的电化学性能，其电流效率

5、和开路电位分别为56．38％和一1．704VscE。在高纯镁阳极中添加一定Sf的试验结果表明：(1)添加O．16％sr的M争sr阳极，有着较好的电化学性能，电流效率能够达到53．56％，开路电位达到了．1．698VscE；sr含量再增加，M争sr阳极的电流效率降低，其开路电位正移。(2)sr能够和Mg、Fe形成弱阴极化合物，降低了Fe的危害。上述三项试验结果显示，在Mg_Mn阳极中添加少量sf来改善阳极腐蚀形貌的试验(当sr含量为o．08％，Mn含量为O．54％时)，阳极取得最佳的电化学性能，其电流效率和开路电位分别为56．38％和．1．704VscE。关键词：高电位，镁阳极，组织，制备

6、，电化学性能郑州大学碗上学位论文ABSTRACTThehi曲_potentialma弘esi啪sa嘶6cial锄odehasal缸g瞄幽vingvoltagedi像Tentialpotentialtome曲融s咖曲玎e，whicharewidelyusedinhi曲-resisti、，itysoilsor也e矗eshwatefc玎mfonInents．nhasabigg芦shafethaIlthelow巾ote】malmagnesi啪蹰odeint圭lemarkct锄dithasbecomesmemainproductofthema弘esiumanodes．Comm盯ci棚ypurema

7、gnesi啪was也efistusedlligh_poteI惜almagnesiumanode谢thmecu瑚ente伍dencyofa泌ut30％，whilethe锄r闻越yusedMg-Mns疵6dal舭odcis龇砌ykmof也ehi咖po溉畦alm呼Iesi_嘲∞硎ficialanodewitllahi曲口current娟ciencyofabout50％．Thelowefficie∞yof也eM乎Ⅳ【nsacrificial