牺牲阳极合金在海水中的接触腐蚀行为
船用牺牲阳极原理
船用牺牲阳极原理The sacrificial anode principle is a crucial concept in marine engineering. 船用牺牲阳极原理是在船舶和海洋结构中保护金属腐蚀的重要概念。
This principle works on the simple concept of using a more reactive metal to protect a less reactive metal or structure from corrosion. 这个原理是基于使用更活泼的金属来保护不活泼金属或结构免受腐蚀的简单概念。
In marine environments, ships and offshore structures are constantly exposed to corrosive elements such as salt water, which can rapidly degrade the metal components. 在海洋环境中，船舶和近海结构经常暴露在腐蚀性元素（如盐水）中，这可能会迅速破坏金属部件。
The sacrificial anode, typically made of zinc or aluminum, is connected to the metal structure that needs protection. 牺牲阳极通常由锌或铝制成，被连接到需要保护的金属结构上。
When the ship or structure is submerged in water, the anode corrodes sacrificially, releasing electrons in the process. 当船舶或结构浸没在水中时，阳极会牺牲性地腐蚀，在此过程中释放出电子。
This flow of electrons forms a protective layer on the metal structure, effectively preventing theunderlying metal from corroding. 电子的流动在金属结构上形成了一个保护性层，有效地防止了底层金属的腐蚀。
海洋工程中的防腐技术研究
海洋工程中的防腐技术研究海洋，占据着地球表面的大部分区域，蕴含着丰富的资源和巨大的经济潜力。
随着人类对海洋的探索和开发不断深入，海洋工程逐渐成为了重要的领域。
然而，海洋环境极为苛刻，具有高湿度、高盐度、强腐蚀性等特点，这给海洋工程设施带来了严峻的腐蚀挑战。
为了确保海洋工程的安全、可靠和长期运行，防腐技术的研究和应用显得尤为关键。
一、海洋环境对工程设施的腐蚀影响海洋环境中的腐蚀因素众多。
首先是海水本身，其富含的氯离子能够穿透金属表面的氧化膜，引发点蚀和缝隙腐蚀。
其次，海洋生物的附着会形成局部缺氧环境，加速腐蚀进程。
再者，海浪的冲击、海流的冲刷以及温度和压力的变化都会对工程设施造成机械损伤，使得腐蚀更容易发生。
在海洋工程中，常见的受腐蚀设施包括海上石油平台、港口码头、船舶以及海底管道等。
这些设施一旦遭受严重腐蚀，不仅会影响其正常功能，还可能导致泄漏、倒塌等重大安全事故，造成巨大的经济损失和环境污染。
二、常见的海洋防腐技术1、涂层防护涂层防护是应用最为广泛的防腐方法之一。
通过在金属表面涂覆一层具有良好耐腐蚀性、附着力和阻隔性能的涂层，可以有效地阻止海水、氧气和其他腐蚀性物质与金属接触。
常见的涂层材料包括环氧涂料、聚氨酯涂料和氟碳涂料等。
为了提高涂层的防护效果，常常采用多层涂覆的方式，并在施工过程中严格控制表面处理质量和涂层厚度。
2、阴极保护阴极保护是一种通过向被保护金属结构施加阴极电流，使其电位负移至免蚀区，从而抑制腐蚀的电化学保护方法。
分为牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护两种。
牺牲阳极通常采用锌、铝等活泼金属，它们在海水中优先溶解，为被保护结构提供阴极电流。
外加电流阴极保护则通过直流电源和辅助阳极向被保护结构提供阴极电流。
3、耐蚀材料的应用选用耐蚀性能良好的材料是预防腐蚀的根本措施之一。
例如，不锈钢、钛合金和镍基合金等在海洋环境中具有较好的耐蚀性。
但由于成本较高，这些材料往往只用于关键部位或对耐蚀性要求极高的场合。
铝合金牺牲阳极块在海泥环境中的具体应用_2020
铝合金阳极在海泥环境中的具体应用
在当前，对于埋在海泥中的铝合金阳极产品，其产品腐蚀产物黏附在阳极表面不易脱落，影响阳极继续工作，对海底管道不能起到有效保护作用。
它以铝为基料，加入活性金属元素，有效改善铝合金阳极材料的微观结构，提高了电化学性能，在渤海湾腐蚀性强的环境下，在海泥中牺牲阳极效率达到74%，比市场同类产品阳极效率提高30%，减缓了平台及海底管线的腐蚀，具有电流效率高、使用寿命长的特点，可以有效保护海底管道和平台.
在海水及含氯离子的其他介质中，这种铝合金牺牲阳极产品可直接焊接在被保护结构上，无需填料。
产品的电化学性能极高，单位重量的阳极材料发电量大，性能良好，发出电流的自我调节能力强。
从溶解状况看，这个产品阳极表面溶解均匀，比市场同类产品具有更好的保护效果。
随着高强钢、高强度不锈钢、钛合金等材料在海军舰艇、海上构筑物上应用的日趋广泛，其所处环境已不仅仅是纯粹的海水环境，如舰艇舱底等含有大量的油污，其腐蚀环境便为油污海水环境。
由于油污海
水环境是一种苛刻的腐蚀环境，服役于该环境的高强钢、高强度不锈钢、钛合金等金属材料需要采用牺牲阳极阴极保护技术，其中铝合金阳极性能最好，应用最广泛。
但是，普通的铝合金阳极驱动电位高，可能导致这些金属材料过保护而发生氢脆现象，危害巨大。
因此，必须降低铝合金牺牲阳极的驱动电位。
海洋工程锌合金牺牲阳极
海洋工程锌合金牺牲阳极你们知道在神秘又广阔的大海里，那些巨大的海洋工程设施是怎么防止被海水腐蚀的吗？今天呀，我就给你们讲讲海洋工程里一个很厉害的小助手——锌合金牺牲阳极。
大海就像一个超级大的“魔法池”，海水里有好多东西，这些东西会让金属一点点被吃掉，就像小虫子慢慢啃大树一样。
海洋工程的那些大家伙，像大轮船、海上的大平台，可都是用金属做的呢。
要是被海水一直这么腐蚀下去，那可就糟了。
这时候锌合金牺牲阳极就登场啦。
我给你们讲个小故事吧。
有一艘漂亮的大轮船，它在大海里航行。
一开始，轮船的底部总是很快就变得锈迹斑斑的。
船主可着急了，想了好多办法都不太管用。
后来啊，有人给他介绍了锌合金牺牲阳极。
就把这种东西安装在轮船的底部。
神奇的事情发生了，轮船的底部生锈的速度变得很慢很慢。
为什么会这样呢？其实呀，锌合金牺牲阳极就像是一个勇敢的小卫士。
它比轮船用的那种金属更活泼。
在海水里的时候，海水里那些会搞破坏的东西就会先去和锌合金牺牲阳极“打架”。
锌合金牺牲阳极就会被慢慢消耗掉，但是它用自己的牺牲保护了轮船。
就像在战场上，一个勇敢的小士兵，用自己的身体挡住了敌人射向将军的箭一样。
再说说海上的石油平台吧。
那可是一个超级大的钢铁城堡，矗立在大海里。
如果没有保护，海水会很快让它变得破破烂烂的。
有了锌合金牺牲阳极就不一样啦。
我想象着那些锌合金牺牲阳极就像一群小小的守护者，紧紧地贴在石油平台的各个地方。
它们每天都在和海水里的“坏家伙”对抗着。
锌合金牺牲阳极的形状也很有趣呢。
有的像小方块，有的像长长的条儿。
它们虽然看起来小小的，但是力量可大啦。
你们看，锌合金牺牲阳极是不是很伟大呀？它虽然自己在海水里慢慢消失，但是却保护了那些大大的、重要的海洋工程设施。
这就告诉我们一个道理，有时候为了保护更重要的东西，小小的付出是很值得的。
就像我们在生活中，有时候为了保护我们的朋友，我们也可以做一些小小的牺牲，比如把自己心爱的小零食分给朋友一点，或者把自己的小玩具先让给朋友玩一会儿。
牺牲阳极保护在海底管道腐蚀保护中占有重要地位
牺牲阳极保护在海底管道腐蚀保护中占有重要地位
海底管道埋设或放置在海底，与海底土壤直接接触，影响海底土腐蚀性大小的因素很多，主要因素有土的电阻率、氧化还原电位、盐度、含水量、pH值、土的微生物和土质类型等，而这些因素又常常互相影响，造成海底土的腐蚀特征十分复杂。
对海底土壤腐蚀性的研究已经证明了海底土壤中腐蚀因子的腐蚀作用。
由于海底沉积物所特有的复杂腐蚀环境，在不同区域、不同腐蚀环境的海底沉积物中，钢铁的腐蚀速度相差较大，海底沉积物的腐蚀性决定于其全部腐蚀因子，通过测定某海域海底沉积物的单项或多项腐蚀因子来判定和预测该海域海底沉积物腐蚀性的强弱，而不必去直接测定金属在该海域海底沉积物中的腐蚀速度，因此，腐蚀因子分析及腐蚀预测一直是腐蚀领域中重要的研究内容。
将原油管道上面的旧阳极切割后，进行称重计算，发现油管阳极的腐蚀程度都在70%以上。
牺牲阳极保护在海底管道腐蚀保护中占有重要地位，它在使用较长一段时间后，消耗严重，达不到原来的设计保护水平，所以，必须对牺牲阳极的保护效果进行定期的阴极保护检测和监测，发现达不到设计阴极保护效果时，必须及时采取措施进行更换，确保海底管道安全运行。
同时，在进行
海底管道路由设计时，必须对设计路由的海底沉积物腐蚀因子以及海底管道的工艺参数等基础数据进行分析，优化阳极设计方案，尽量延长阳极保护寿命，降低阳极更换成本，从而在一定程度上降低海底管道腐蚀破坏的风险，维护海底管道的完整性。
河南汇龙合金材料有限公司刘珍。
论文-海水的腐蚀及其防护方法
海水的腐蚀及其防护方法邢琪3110702011，金属1101班，材料科学与工程学院摘要：本文介绍了金属材料海水腐蚀的特点及形式,海水腐蚀的电化学特性,以及海水环境因素对腐蚀的影响，着重阐释了海水腐蚀在盐类及浓度、PH值、碳酸盐饱和度、含氧量、温度、流速、海生物等条件下的影响。
并且指出了海水腐蚀对金属材料的危害及应对不同危害的防护方法。
关键词：腐蚀，电化学，温度，缓蚀剂，牺牲阳极保护法。
1.引言海洋环境是一种复杂的腐蚀环境。
在这种环境中，海水本身是一种强的腐蚀介质，同时波、浪、潮、流又对金属构件产生低频往复应力和冲击。
海水是最丰富的天然电解质。
直接与海水接触的各种金属结构物如海轮、海港钢码头、海上采油平台、海底电缆、海水冷却器等,都不可避免地受到海水的腐蚀。
海水腐蚀不仅会使金属结构物发生早期破坏,腐蚀严重者还会造成重大事故。
因此，研究海水腐蚀的原理和特点，并根据这些原理和特点找到相适应的避免腐蚀的方法，就显得极其重要。
1、海水腐蚀的原因金属在海水中受化学因素、物理因素和生物因素的作用而发生的破坏。
金属结构腐蚀的结果,材料变薄,强度降低,有时发生局部穿孔或断裂,甚至使结构破坏。
海水中含有大量离子，海水腐蚀是一种含有多种盐类的电解质溶液，含盐总量约3%，其中的氯化物含量占总盐量的88%，PH值为8左右，并溶有一定1 / 9量的氧气。
除了电位很负的镁及其合金外，大部分金属材料在海水中都是氧去极化腐蚀。
天然海水中含有大量的可溶性盐，其主要成分(见表1)是氯化钠和硫酸盐及一定量的可溶性碳酸盐，其中氯离子约占55%。
高含盐量、含砂量的海水中通常溶解有空气，使得海水对金属具有强腐蚀性；海生物也会增加海水的含氧量，并释放出CO2等气体，从而使周围海水酸化；这两者都将导致金属腐蚀速度的加快。
含浸入海水中的金属，表面会出现稳定的电极电势。
由于金属有晶界存在,物理性质不均一；实际的金属材料总含有些杂质，化学性质也不均一；加上海水中溶解氧的浓度和海水的温度等，可能分布不均匀,因此金属表面上各部位的电势不同,形成了局部的腐蚀电池或微电池。
海洋结构物牺牲阳极阴极保护设计方法探讨
海洋结构物牺牲阳极阴极保护设计方法探讨海洋结构物是指建造在海洋环境中的各类建筑，包括海上风力发电机、海上石油钻井平台、海上民用建筑等。
由于海洋环境对结构物的腐蚀性较强，阳极阴极保护设计成为了海洋工程领域的一项重要技术。
本文将探讨海洋结构物牺牲阳极阴极保护设计方法。
一、牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法是目前最常用的海洋结构物防腐技术之一。
它通过让一种金属作为阳极，以达到防止金属结构被腐蚀的效果。
金属结构物被分为阳极与阴极两种，阳极则会逐渐腐蚀，而阴极则得到保护。
阴极与阳极之间的电流可以使金属结构物形成防腐层，从而达到对海洋结构物的防护效果。
二、阴极保护法阴极保护法是通过正当电流的引入，从而使海洋结构物的阳极、阴极电位差值保持在一个安全范围内的防腐措施。
阴极保护法具备有比牺牲阳极保护法更高的稳定性和独立性，并且可以在多种环境条件下使用。
阴极保护法能够在外部腐蚀介质中保护金属结构物，从而延长其使用寿命。
三、分层保护法分层保护法是综合以上两种方法的一种防腐技术。
它按照具有不同性质的腐蚀环境对海洋结构物的不同部分进行保护。
分层保护法最初步的设计是通过镀层防护来防止外部环境的腐蚀作用。
但是由于海洋环境下的腐蚀作用并不会停止，海洋结构物的金属表面依然会受到侵蚀。
因此，在分层保护法的实际应用中，还需要考虑使用一种阴极保护技术。
四、使用条件牺牲阳极阴极保护的使用条件主要取决于环境和海洋结构物本身的金属材质。
一般来说，海洋结构物位于空气中，完成的沉积程度越快，阳极的本质就越脆。
但是在氧气不充足的海洋深处，则不存在阳极腐蚀的问题。
因此，使用牺牲阳极阴极保护法需要根据具体的操作条件进行针对性的裁剪。
综上所述，海洋结构物的牺牲阳极阴极保护设计是海洋工程领域的重要技术之一。
设计者应该充分考虑环境条件，结合何种保护方法，防腐性能的稳定性、金属接触等问题。
各种方法都有其优缺点，应根据具体情况选择合适的保护方法。
牺牲阳极在天津港海水中的性能研究
ｓａ ａ ｒ ｆ ｉ ｊ ｏｔ ｒ ｓａｃ ｅ ． ｈ ｂ ｒｔ ｓ ｈ ｗ ｔａ ，ｔｅＡ － ｎ Ｉ— － ｉ ｎ ｄ ａ ｔ ｅｔ ｕ ｒ ｔ ｆ— ｅ ｗ ｔ ａ ｉ Ｐ ｒ ａｅｒ ｅ ｒｈ ｄ Ｔ ｅｌ ｏａ ｒ ｔ ｔ ｓ ｏ ｔ ｈ １Ｚ － ｎ Ｍｇ Ｔ ｏ ｅｈ ｓ ｈ ｂ ｓ ｃ ｒ ｎ ｆ ｅ ｏＴ ｎｎ ｅ ａ ｏ ｅｓ ｙ ｈ ａ ｅ ｅ ｅ ｉ
（． １天津港（ 团） 集 有限公 司，天津 ３０ ５ ；２天津港港务设施管理中心 ，天津 ０４６ ． ３０ ５ ） ０４６
摘 要 ：通过 室 内试验 和现 场调查 ，研 究了牺牲 阳极 在天津港海水 中的性能 和使用 效果 。室内试验研究表 明 ，在 Ａ— ｎ Ｉ— ｄ １Ｚ —ｎ ｓ 和 Ａ 一 ｎ Ｉ— ｇ Ｔ 三种牺牲 阳极 中，Ａ 一 ｎ Ｉ— ｇ Ｔ 阳极具有最佳 的电流效率 、最负 ｌｚ —ｎ Ｃ 、Ａ一 ｎ Ｉ— ｉ １Ｚ —ｎ Ｍ — ｉ １Ｚ —ｎ Ｍ — ｉ 的工作电位和开路 电位 。现场调查 显示 ，Ａ — ｎ Ｉ— — ｉ ｌｚ —ｎ ＭｇＴ 阳极在天津港具有 良好 的使用效果 。 关键词 ：牺牲 阳极 ；电流效率 ；溶解 ；海水
面的覆盖层 ，测量 阳极的剩余尺寸 。
表 １ ３种牺 牲 阳极 的 化 学 成 分
％
其 中采用牺 牲阳极保 护的面积 约为 １０余万 ｍ 。为 明确上 １
述牺牲 阳极在天津港海水 中的使用效果 ，本 文首先通过室 内试验研究 了天津港现役 的 ３ 种牺牲 阳极 Ａ— ｎ Ｉ— ｄ合 ｌｚ —ｎ ｃ 金 、Ａ — ｎ Ｉ— ｉ ｌｚ —ｎ ｓ 合金和 Ａ — ｎ Ｉ— — ｉ ｌｚ —ｎ Ｍｇ Ｔ 合金在天然海水
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｒ ｕ ｈ ｌｂ ｒｔｒ ｓｓａ ｄ ｆ ｌ ｅ ｅ ｒ ｈ ｔ ｅｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ａ ｐ ｉａｉｎ ｅ ｅ ｔ ｆ ｈ ａ ｒ ｃａ ｎ ｄ ｎ ｔ ｅ ｓｒ ｃ ： ｈ ｏ ｇ ｏ ａｏｙ ｔ ｔ ｎ ｅｄ ｒ ｓ ａ ｃ ， ｈ ｅｆ ｍａ ｃ ｎ ｈ ｐ ｌ ｔ ｆ ｃ ｅ ｓ ｃ ｆ ｉｌ ｏ ｅ ｉ ａ ｅ ｉ ｏ ｃ ｏ ｏｔ ｉ ｉ ａ ｈ
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( 5) 电偶对中阴阳极材料不同, 对电偶电势的影响程度不 同。
参考文献
1 M en sfeld F, H eng stenberg D H , Kenkel J V. Galvan ic Co rro sion of A l A lloys2 , Effect of D issim ilar M etals. Co rro sion, 1974, 30 (10).
1999 年 2 月 材 料 保 护 第 32 卷 第 2 期 3 3
电势差大小的排列顺序则为: S. S2M a≈ Cu2M a> A 32M a, 显然, 这 一排序与对应电偶对阳极电偶电流密度大小的排序并不一致, 表明偶对阴阳极起始电差大小与阳极电偶电流密度大小无相关 性, 不同金属或合金腐蚀电势的相对值只能用来预测接触腐蚀 电池中两金属的极性, 而不能简单地用于评定发生接触腐蚀的 强度。
(2) 偶对阳极电偶电流密度与阴阳极面积比成正比关系, 两
者关系曲线的斜率与不同阳极合金的溶解活性有关。
(3) 在溶液温度高于 20 ℃的实验温度范围内, 偶对阳极电
偶电流密度随温度升高明显增大。
(4) 阴极材料不同对偶对阳极电偶电流密度有较大影响, 其
值按 A 3> S. S> Cu 的顺序减小。偶对阳极电偶电流密度大小与 阴阳极偶接前起始电势差大小无相关性。
1999 年 2 月 材 料 保 护 第 32 卷 第 2 期 3 1
牺牲阳极合金在海水中的接触腐蚀行为
大连理工大学化工学院 (116012) 战广深 姚春玲
摘 要 研究了作为牺牲阳极材料的 Zn2A l2Cd、A l2Zn2In2Si2M n 和M g2A l2Zn2M g 合金在海水中与 A 3 钢等异种金属 偶接时, 偶对阴极金属材料和阴阳极面积比 A c A a 不同, 以及偶接时间和溶液温度等对三种合金阳极电偶电流密度 j g 的影 响
溶解速率的大小。
图 3 电偶电流密度与溶液温度的关系 由图 3 还可以看出, 三种电偶对中, 以M g2A 3 偶对电偶电流 密度随温度升高变化的幅值最大, 而 Zn2A 3 偶对变化幅值最小。 3. 4 阴阳极材料不同对 j g 的影响 三种阳极合金分别与三种阴极材料偶接时的阳极电偶电流 密度、电偶电势和偶对阴阳极偶接前的起始电势差 (腐蚀电势差 E corr, c- E corr, a) 列于表 2。由表可见, 同一阳极合金组成的电偶对,
图 1 电偶电流密度与时间的关系 铝合金 jg 值随偶接时间的变化规律可能与合金表面膜有 关。当铝合金浸在海水中时, 由于 C l- 在膜表面的不均匀吸附, 将 导致膜的不均匀破坏, 发生小孔腐蚀。 但孔蚀的发生需要一定的 诱导期, 在这期间, 铝合金偶接后的 j g 值较小 (甚至低于锌合金 的) , 并且随偶接时间延长不断减小。 但是, 随着时间进一步延 长, 海水中 C l- 在基体表面某些活化点的吸附作用增强, 合金表 面膜的离子电阻降低, 表面膜遭到局部破坏, 形成蚀孔。 在小孔 腐蚀的发展阶段, 随着蚀孔不断加深, 孔面积扩大, 以及蚀孔的数
表 2 三种阳极与不同阴极材料偶接前的 起始电势差和偶接后的 j g、E g 值
电偶对
Zn2A 3 Zn2S. S. Zn2Cu A l2A 3 A l2S. S. A l2Cu M g2A 3 M g2S. S. M g2Cu
j g (mA cm 2)
0. 435 0. 137 0. 067 1. 105 0. 640 0. 343 10. 925 8. 437 5. 487
32 Feb 1999 M ATER IAL S PRO TECT IO N V o l. 32 N o. 2
目不断增多, 铝合金阳极溶解速率不断增大, 因而电偶电流密度
逐渐增大。 当合金表面膜全面溶解后, 铝合金以全面腐蚀为主,
阳极电偶电流密度随时间的变化与其他两种合金一样遵循相同
2 实 验
腐蚀电流和极化性能等) 有关外, 阳极溶解速率还受到阴阳极金 属 材 料 表 面 积 以 及 电 解 质 溶 液 成 分、温 度 和 流 速 等 因 素 的 影 响[1, 2]。 虽然上述三种牺牲阳极合金电化学性能的研究工作进行 得较多[3, 4], 但偶接时间、偶对中阴阳极面积比和阴极金属材料不
效应[6]。 此外, 镁合金阳极极化时, 除了阳极溶解外, 同时有未溶 解的金属微小晶粒及粉尘状粒子脱落, 堆积在实验容器的底部, 表明镁合金在阳极极化影响下, 自溶性大大增强。
4 结 论
(1) 三种阳极合金与 A 3 钢偶接后的 4 h 内, 各偶对阳极电 偶电流密度随偶接时间延长均明显减小; 4 h 后, 三种电偶对阳 极电偶电流密度随时间延长则有不同的变化趋势。
图 2 电偶电流密度与阴阳极面积比的关系 如果三种合金偶接后的阳极溶解速率用 j a 表示, 根据汇集 原理[5, 6 ], 相应的表达式为:
j a = j co rr (1 + A c A a)
(2)
由 (1) 式和 (2) 式, 可以得到偶接后阳极溶解速率与电偶电流
密度的关系式:
ja = jg (1 + A a A c)
阴极材料相同的电偶对, 由于阳极材料不同, 阳极电偶电流 密度也有很大差别, 其值大小的排列顺序为: M g> A l> Zn。 3. 5 阴阳极材料不同对 E g 的影响
实验中发现, 阴阳极面积比不同和溶液温度变化对电偶对 E g 值的影响较小, 但组成偶对的阴阳极材料不同则对 E g 值有不 同程度的影响 (见表 2)。 镁合金与三种不同阴极材料组成电偶 对, 各偶对电偶电势的差值较大, 而锌合金和铝合金组成相应偶 对的电偶电势的差值较小。同一阳极合金与 A 3 钢组成电偶对的 E g 值总是最正, 而与紫铜组成电偶对的 E g 值最负。 同一阴极材 料, 与三种阳极合金组成电偶对, 不同偶对电偶电势的差值较大, 且与锌合金阳极组成电偶对的 E g 值总是最正, 而与镁合金组成 电偶对的 E g 值最负。
2. 1 实验材料 三种牺牲阳极合金的化学成分见表 1。阳极试样加工成圆柱
状, 有效工作面积 1 cm 2, 非工作面用电木粉镶嵌。
表 1 阳极材料的化学成分 (wt% )
合 金
Zn
Al
Cd
In
Si
Mg
Mn
Fe
Cu
Ni
Zn2A l2Cd
余量 0. 3～ 0. 6 0. 05～ 0. 15
—
< 0. 125
—
—
< 0. 005 < 0. 005
—
A l2Zn2In2Si2M g 4. 7～ 6. 0 余量
—
0. 025～ 0. 030 0. 100
0. 8
—
0. 14
0. 002
—
M g2A l2Zn2M n
2. 3～ 3. 5 5. 6～ 6. 7
—
—
0. 010
余量 0. 15～ 0. 60 0. 005
关键词 牺牲阳极 合金 海水 接触腐蚀
1 前 言
锌基、铝基和镁基合金是工程上常用的牺牲阳极材料。 牺牲 阳极与被保护金属偶接时, 作为接触腐蚀电池 (电偶对) 的阳极其 溶解速率加快。 影响电偶对阳极溶解速率的因素较为复杂, 除了 与组成电偶对阴阳极材料本身的性质 (偶接前金属的腐蚀电势、
同, 以及海水温度变化等对三种阳极合金接触腐蚀行为影响的 研究报道却较少。本文通过测定牺牲阳极合金与 A 3 钢等金属组 成的电偶对在多种条件下的电偶电流密度和电偶电势 E g, 研究 了上述因素对三种合金接触腐蚀行为的影响。
E g (mV )
- 1 013 - 1 024 - 1 039 - 1 085 - 1 091 - 1 098 - 1 282 - 1 360 - 1 418
E co rr, c- E co rr, a (mV )
434 809 807 515 890 888 988 1 363 1 361
由于阴极材料不同, 阳极电偶电流密度有很大差别, 并按下列顺 序减小: A 3> S. S> Cu。而相关偶对阴极和阳极 (M a) 偶接前起始
(3)
由式可见, j a 与 j g 之间存在线性关系。当电偶对中阴极面积
远大于阳极面积 (A a A cν 1) 时
ja≈ jg
(4)
根据 (3) 式或 (4) 式, 由实测的 j g 值及 A c A a 值, 可以推算出
j a 值。 显然, 实测电偶电流密度大小直接反映了合金偶接后阳极
速率一定时, 偶接后, 阴阳极面积比愈大, 电偶电流密度愈大。
图 2 示出了三种合金阳极电偶电流密度与阴阳极面积比的
关系曲线。显然, j g 与A c A a 所具有的线性关系与 (1) 式相符。由 于三种合金阳极溶解活性不同, 三种偶对曲线的斜率有明显的
差别。
3. 3 溶液温度对 j g 的影响 图 3 为三种合金与 A 3 钢以 1∶10 的面积比偶接时, 阳极电
的规律。
3. 2 阴阳极面积比对 j g 的影响 偶接前, 金属表面的还原反应由氧扩散过程控制, 在偶接后,
电偶对中阳极金属 (M a) 的电偶电流密度正比于阴阳极面积比
A
c
A
, [5, 6 ]
a
关系式为:
jMg a =
J
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
L
,
O
A
2
c
A
a
=
jMcoarrA c A a
(1)
式中 jL ,O 2 —— 氧的极限扩散电流密度 jMcoarr —— 阳极金属偶接前的腐蚀电流密度 两者在数值上相等。 (1) 式表明, 当阳极金属偶接前的腐蚀
偶电流密度随溶液温度变化的曲线。 由图可见, 在实验温度范围 内, 溶液温度低于 20 ℃时, j g 值随温度升高缓慢增大; 当温度高 于 20 ℃时, j g 值则随温度升高明显增大。三种合金阳极电偶电流 密度的这种变化规律可能与溶液中氧的浓度和扩散速率有关。 通常情况下, 溶液温度升高, 氧的溶解度下降, 但溶解氧的扩散速 率增大。在实验温度范围内, 尤其在 20～ 40 ℃范围内, 随着温度 升高, 氧的扩散速率增大起主导作用, 因而到达合金表面氧的含 量增加, 合金的溶解速率增大。 同时, 由于氧还原反应的超电势 降低, 使阴极还原反应速度加快, 也使合金的溶解速率增大[7]。