腐蚀保护常用的几种牺牲阳极材料

腐蚀保护常用的几种牺牲阳极材料

第16卷第1期　　　　　　　齐公台等:腐蚀保护常用的几种牺牲阳极材料 73

较高[w(Mg)>99.95%][2]。镁中的一些杂质元素,如Fe、Co、Mn等是以单质的形式固溶于镁基体中的,而另一些杂质,如Al、Zn、Ni、Cu等元素则易与镁形成金属间化合物,无论哪类杂质元素,它们相对于镁固溶体都呈现出强烈的阴极性,能增大析氢的有效面积,进一步增大镁的腐蚀。所以,尽可能降低纯镁阳极中杂质元素的含量是必要的。杂质元素的质量分数(%)应控制在:Zn<0.03,Mn<0.01,Fe<0.02,Ni<0.001,Cu<

0.001,Si<0.01,但这给纯镁阳极的生产带来了

镁阳极的高,比Mg2Mn合金阳极的低,性能更优,常用的有Mg26Al23Zn2(0.15～0.3)Mn、Mg24Al21Zn20.4Mn合金,前者主要用于土壤中,后者主要用于淡水中。

2　锌阳极

锌是使用最早的牺牲阳极材料,已有100多年的历史[5,6]。-0.762V。,,,60年代以前,使用的都是纯锌阳极,用纯锌做牺牲阳极时,要求锌含量>99.995%,杂质铁含量<0.0041%。杂质元素对锌阳极的腐蚀溶解和性能影响较大,其中以铁、铜、铅的影响最为明显[7]。它们不仅使锌阳极的电位变正,而且以阴极相存在于锌阳极中,形成了微观腐蚀电池,加快了锌阳极自腐蚀,使纯锌阳极电流效率下降。因此,纯锌阳极中必须限制杂质含量。为了消除杂质尤其是铁的有害作用,通常加入合金元素,使铁的允许含量提高。2.2　Zn2Al2Cd阳极

这类阳极是目前国内外应用最广的锌合金牺牲阳极。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改善,电流效率可达95%甚至98%。向工业锌中添加0.1%的铝时,铝可与0.003%的铁杂质形成固溶体,这种固溶体的电位比纯铁的负。阴极性作用比纯铁的弱,添加0.3%的铝,可使得锌阳极的腐蚀产物变得疏松和容易脱落,当铝含量小于0.6%时,锌合金的金相结构为单相α固溶体。在合金中添加0.06%的镉时,镉将与锌内的铅形成固溶体,而固溶体的电位比铅的电位负,所以同样可减缓锌合金的自腐蚀。向锌中添加0.3%的铝和0.06%的镉时,可将锌内的铁、铅的允许含量分别放宽到0.03%和0.006%。但是,合金元素和杂质的含量仍必须严格控制,否则会使锌阳极性能下降。如铝含量>0.6%时,会出现β相(第二相

),这会加快锌阳极的自腐蚀,使其电流效率下降;铝含量<0.3%,镉含量<0.05%时,锌阳极

困难。一般采用合金化方法,向工业镁中加入一定量的合金元素如Mn、Al、Zn等,就可消除杂质元素的不良影响,极材料。1.2　Mg2Mn阳极

)为如果熔Mn晶体的Mg2Mn[3]。锰在镁中的主要作用是净化合金组织,消除杂质元素的影响。锰与杂质元素铁、镍作用,可形成独立的Mn2Fe、Mn2Ni相,这些相比单独存在于镁固溶体中的Fe相、Ni相的阴极作用要弱,能降低析氢速度,减缓镁的自腐蚀,提高镁阳极的电化学性能。国内外生产的Mg2Mn合金阳极的锰的含量一般为0.50%～1.30%(w,下同),允许杂质铁的含量<0.03%,杂质铜的含量<0.02%,比纯镁阳极中允许的杂质含量(铁<0.002%、铜<0.001%)高出许

多倍,但其电化学性能与纯镁阳极相当[3]。锰的另外一个作用是使Mg2Mn阳极在腐蚀溶解时,在镁合金表面形成比氢氧化镁膜更具保护作用的水化二氧化锰膜,使析氢作用进一步减弱。1.3　Mg2Al2Zn2Mn阳极

向工业镁中单独添加铝时,可形成大量的MgAl、Mg2Al3、Mg4Al3等金属间化合物,这些金属间化合物的存在,都会增大镁的自腐蚀速度、加速固溶体的破坏。但当将铝、锌与锰同时添加到工业镁中时,则会提高镁的耐蚀性能,这是因为工业镁中的锰能与铝、锌形成Al3Mn、Al4Mn、Al6Mn、Zn4Mn、Zn5Mn2等金属间化合物,这些金属间化合物的阴极作用相对较弱。铝、锌、锰的同时存在可进一步降低对工业镁中的杂质元素含量的要求[4]。Mg2Al2Zn2Mn合金中锰的含量比纯