高電位鎂陽極的制備及性能研究.pdf

1、高電位鎂犧牲陽極對(duì)鋼鐵的驅(qū)動(dòng)電壓較大，大量用于電阻率較高的土壤或淡水中，市場占有率遠(yuǎn)大于普通鎂陽極，成為鎂陽極中的主導(dǎo)產(chǎn)品。人們最早使用的高純鎂陽極電流效率僅為30％左右，而DOWchemical公司開發(fā)的Mg-Mn犧牲陽極是現(xiàn)在使用的唯一一種高電位鎂陽極，其電流效率通常僅為50％左右。Mg-Mn犧牲陽極較低的電流效率，縮短了陽極的使用壽命，增加了施工成本，大大限制了高電位鎂陽極的應(yīng)用。 本文在充分研究Mg-Mn犧牲陽極和高純鎂

2、陽極腐蝕規(guī)律的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了影響高電位鎂陽極電流效率的兩個(gè)主要原因，自腐蝕和晶粒的大塊脫落，從影響高電位鎂陽極電流效率的兩個(gè)主要方面來改善陽極的電流效率：1)通過在Mg-Mn犧牲陽極中加入含TiO2的熔劑，降低熔體中的Fe和Si含量，來減少陽極的自腐蝕，2)在Mg-Mn犧牲陽極和高純鎂陽極中分別添加一定量的Sr，阻礙陽極的晶間腐蝕，減少陽極的晶粒大塊脫落；同時(shí)，借助于金相顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射分析儀(XRD)、恒電流法

3、測試等分析手段，對(duì)陽極材料的顯微組織和電化學(xué)性能的關(guān)系進(jìn)行了初步的探討和研究。 TiO2對(duì)Mg-Mn犧牲陽極的凈化處理表明：TiO2可以降低鎂熔體中的Fe和Si的含量，使用含25％(Wt％)TiO2的熔劑能夠使Mg-Mn犧牲陽極中的Fe和Si的含量從0.015％和0.026％降低到0.004％和0.004％，電流效率和開路電位分別達(dá)到51.2％和-1.71VSCE，再增加TiO2的含量并不能降低陽極的Fe含量和Si含量，而以高純

4、鎂為原料生產(chǎn)的Mg-Mn陽極，其Fe含量和Si含量分別為0.006％左右和0.005％左右；用含TiO2的熔劑處理普通純鎂后，直接生產(chǎn)Mg-Mn犧牲陽極的工藝是可行的，而以高純鎂為原料，加入Mn元素合金化并添加一定量的TiO2繼續(xù)降低Fe含量，以提高陽極的電流效率的工藝是不可行的。 在Mg-Mn犧牲陽極中添加微量的Sr的試驗(yàn)結(jié)果表明：(1)Mg-Mn-Sr陽極的晶粒尺寸隨著Sr含量的增加而減小，隨著Mn含量的增加而增大，當(dāng)Sr含

5、量從0增加到0.30％時(shí)合金的晶粒尺寸由900μm減小到80μm，同時(shí)晶界析出的Mg17Sr2相的量也隨之增多。(2)當(dāng)Sr的加入量較少時(shí)，微量的Sr在晶界上生成少量的Mg17Sr2相(弱陰極相)，能夠阻礙陽極的晶間腐蝕，提高了陽極的電流效率，當(dāng)Sr含量較多時(shí)，晶界上較多的Mg17Sr2相作為鎂陽極的陰極相加大了鎂陽極的腐蝕，降低了陽極的電流效率。(3)當(dāng)Mg-Mn-Sr陽極中的Fe含量為0.0152％時(shí)，在陽極的晶界附近會(huì)生成大量的形

6、狀圓整的第二相，能譜分析顯示，這種第二相是Mn、Fe、O元素形成的化合物。(4)當(dāng)Sr含量為0.08％，Mn含量為0.54％時(shí)，Mg-Mn-Sr陽極取得最佳的電化學(xué)性能，其電流效率和開路電位分別為56.38％和-1.704VSCE。 在高純鎂陽極中添加一定Sr的試驗(yàn)結(jié)果表明：(1)添加0.16％Sr的Mg-Sr陽極，有著較好的電化學(xué)性能，電流效率能夠達(dá)到53.56％，開路電位達(dá)到了-1.698VSCE；Sr含量再增加，Mg-Sr