铝合金牺牲阳极的研究方法.pdf

船史故术综述
Vol.32No.112012.11
铝合金牺牲阳极的硏究方法
谢维1郏小军2新根3
(1.武汉第二船舶设计研究所,武汉430064;2.中北大学,太原030051;3.中国辐射防护研究院,太原
030006)
摘要:本文介绍了铝合金牺牲阳极的研究方法,包括常规测试方法,宏观及微观形貌分析方法,电
化学方法,并对各种方法的作用、原理、特点做了描述。认为在铝合金牺牲阳极工作时测试其电化学
阻抗图谱,同时进行形貌观察,这种方法可以实现对铝合金牺牲阳极的溶解机理和性能研究的突破
关键词:铝合金牺牲阳极电化学方法原位测量
中图分类号:TQ150.5
文献标识码:A
文章编号:1003-4862(2012)11-0028-03
Research Methods on Aluminum Alloy Sacrificial Anodes
Xie Wei Hao Xiaojun", Jin Gen
(1. Wuhan Second Ship Design and Research Institute, Wuhan 430064, China; 2. North University of China, Taiyuan
030051, China; 3. China Institute for Radiation Protection, Taiyuan 030006, China)
Abstract: The research methods of alaminum alloy sacrificial anode are introduced in this paper, in-
cluding normal test methods, macroscopic and microscopic morphologies observation methods, elec
trochemical methods. The characteristic, principle and the role of the methods are reviewed. It is con
sidered that testing electrochemical impedance spectra(EIS)and observing its morphologies in
operation may bring the breakthrough to the dissolution mechanism and performance research of
anodes
Keywords: aluminum alloy sacrificial anode; electrochemical methods,; in situ measurement
0引言
理及成分对其性能的影响等。本文仅对国内外
铝具有电位较负、电容量高、价格低廉等
有关铝合金牺牲阳极的研究方法做一回顾及展
特点,工程中通过合金化解决铝在中性介质中
的钝化,一般加入锌、铟田等活化元素,熔炼1铝合金牺牲阳极的常规测试方法
成铝合金牺牲阳极。作为工程材料,放电能力
是铝合金牺牲阳极最重要的性能,它包括电容
铝合金牺牲阳极的常规测试方法包括实验
量、电流效率等指标,铝合金牺牲阳极的成分、
室短期试验法和现场长期试验法2,。
实验室短期外加电流试验的各国标准有:
组织结构决定其放电能力,表面状态对其有
挪威 DNVRP401,美国 ASTTM M0191-981
定的影响。通常采用常规测试方法测试铝合金
中国GB/T17848-1999?等。TM0191-98外加
牺牲阳极的电容量、电流效率等指标,通过宏
电流密度为0.62mA/em2,计算铜库仑计效率
观及微观形貌分析研究组织结构及成分对牺牲和析氢效率,试验周期14天。 DNVRP401为快
阳极放电能力的影响及活化溶解机理等,应用速测试标准,试验周期4天,电流密度每天变
电化学方法研究铝合金牺牲阳极的活化溶解机
化,分别为1.5、0.4、4.0、1.5mA/cm2。GB/T
171848-1999常规试验法外加电流密度1
收稿日期:2012-03-09
mA/cm2,只计算铜库仓计效率,试验周期10-30
作者简介:谢维(1966,男,高级工程师。天,加速试验法采用与 DNVRP401一致的外加
研究方向:辐射防护
电流密度。
万方数据
Vol.32No.112012.11
电故综述
实验室阳极自耦合放电试验,将阳极和阴判断阳极性能,或者单独通过电偶电流密度做
极短接,测试电偶电位和电偶电流,计算电流不同阳极间的性能的比较?。这样,在阳极配
效率,检测阳极性能。阴阳极耦合后,阳极方研究时,可以采用电偶电流多次筛选阳极配
表面状态变化很大,腐蚀产物在其表面沉积
方,而后按GB/T17848-1999,只对最佳配方
附着,会影响电偶电位的测试
阳极做测试,可以缩短阳极的研制周期。
试验的介质有海泥,不同流速及不同深度
通常阳极在实际使用过程中,因为不均匀
海水、油污海水、淡水、半成水,不同离子
溶解,会在正常使用期间暴露出铁芯。因此,
不同pH值,试验温度从-5℃到105℃,检测介研究阳极与阴极耦合后铁芯暴露时电偶电流的
质中离子、微生物等对阳极性能的影响3。文变化,可以提前预测牺牲阳极保护系统的实际
献指出在有钙质覆盖层存在的情况下,维持使用寿命,保护程度,有实用价值。
电流密度大大减少。阳极表面微生物膜的存在,3,2电化学阻抗图谱(EIS)方法
可以使阳极电阻增高,减少电流输出
M.C. Reboull等通过测试AI-Zn-In阳极
2宏观及微观形貌分析方法
在添加活化离子In、Zn2、Sn1及Hg2+的
3%NaC1溶液中的工作电位随时间的变化情况,
晶粒的大小会影响铝合金阳极性能。采用认为NaCL溶液中添加的活化离子和溶解在
金相显微镜、TEM、SEM等手段观察牺牲阳极A1-Zn固溶体中的活化元素作用一致,同样可
的显微结构,以观察阳极表面及晶界、晶内的以活化铝及其合金。这证明了溶解一再沉积机
溶解情况,并用电子探针、原子力显微镜检测理,同时也为后来的研究者提供了新的研究途
晶界及晶内元素分布情况;分析介质中阳极测径。这就是以电化学为出发点,研究纯铝及铝
试前后离子含量的变化,溶液中是否有粒状铝锌合金在添加In:和其余活化离子在不同浓度
脱落,可以判断导致阳极性能降低的因素。
的氯化物溶液中的电化学性能及机理。不用熔
GalualumⅡ添加不同含量的In、Si、Fe、炼,避免了由于熔炼、铸造中常见的偏析、裂
Cu、Mg后,进行外加电流试验和现场模拟使用纹、夹渣、气孔等缺陷。加入合金元素后对晶
试验,通过观察阳极测试后的表面微观形貌,粒、晶界大小形状及各相电化学性能成分无影
在锥形晶体根部找到的圆形活化点可以看作溶响,省时、快速,已经成为纯铝及铝锌合金活
解一再沉积理论的例证,Cu和In作为阴极,加化溶解理论研究的主流
速阳极基体溶解,对Fe/Si相起到阴极保护作
根据溶解一再沉积机理,铝锌合金中活化
用,从而降低阳极性能的。
元素的作用是通过其中间产物的生成、吸附或
文献?采用SEM、TEM、EDX对A1-Zn-In沉积来实现的,中间产物的生成相应于EIS图