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

83 材　料　开　发　与　应　用　　　　　　　　　　　　　2001年2月

溶解不均匀;杂质铁含量>0.005%时,电位正移。

2.3　其它锌合金阳极

铝含量<0.6%的Zn2Al合金是单相α固溶体,所以,含铝0.4%～0.6%的锌合金可用做牺牲阳极材料,其性能与纯锌阳极的相当[8]。Zn20.05Sn合金为单相组织,Zn20.10Sn合金中有共晶析出物,但Zn2(0.2～0.3)Sn合金是一种较好

破坏。在微观上,汞在铝晶体上呈均匀分布,在铝氧化膜的缺陷处,铝及固溶的汞由于电偶作用而溶解,从而形成蚀点,但初期形成的汞离子又可沉积于铝基体上,使氧化膜与铝基体分离,促成铝的进一步溶解。铝阳极中汞的含量一般控制在0.01%～0.10%之间。早期出现的含汞铝阳极还

的牺牲阳极,该合金要求铁含量<0.001%。锰可提高铝在锌中的固溶度,锰本身也可较好地溶解于锌中,Zn2(0.5～0.7)Al2(0.2～0.4)Mn合金也可用做牺牲阳极材料。

有Al2Mg2Hg、Al2Zn2Mg2Hg、Al2Zn2Pb2Hg。由于汞的毒性,现在国内外都禁止使用含汞铝阳极[9]。3.2　Al2Zn2阳极,,降。Al(60.16)Sn具有较好的电化学性,且长时间使用时性能会下降,因此目前较少使用。3.3　Al2Zn2In阳极

3　铝阳极

与镁阳极、,化学当量。

铝阳极在。

-1.66V,比锌的负很多。从理论上讲,铝是一种很好的牺牲阳极材料。但是,纯铝极易钝化,在表面上形成一层保护性能很好的氧化膜,膜的电位很正,因此,纯铝是不能用做牺牲阳极材料的,必须合金化。一般需在铝阳极中添加合金元素锌、铟、汞、镉、锡、硅、镁等,这些元素的原子部分取代铝晶体晶格上的铝原子,使这些地方成为铝氧化膜的缺陷部分,促成铝合金基体的正常溶解[1]。在采用合金化方法制备的铝牺牲阳极材料中性能较优且应用较多的有以下几种。3.1　Al2Zn2Hg阳极

在1966年和1967年,美国先后成功的研制了GalvalumI阳极(Al20.45Zn20.045Hg)和Gal2valumII阳极(Al24.38Zn20.04Hg),实际应用效果较好。锌是铝合金中的主要添加元素,在铝中易合金化,使铝的电位降低0.1～0.3V,使铝的表面活化。锌在铝中的溶解度约为2%,当锌含量为4%～5%时,铸态下都有富锌成分沿晶间偏析,使局部晶界出现黑链状的伪共晶组织,导致晶间腐蚀倾向加重,阳极电流效率降低。因此,铝合金阳极中锌的加入量一般控制在2%～5%。汞的最大优点是可极大地增加铝的活性,虽然汞在铝中的溶解度有限,但很少量的汞就可使铝的电位负移较多,活性大大增强,从而使铝的氧化膜被

向Al2Zn合金中加入第3组元铟,能活化铝阳极,使阳极电位变负。铟在铝中的溶解度极小,铟含量一般被控制在0.02%～0.03%。含量低于0.005%时,铟对阳极性能几乎无影响;低于0.01%时,仍不能使阳极充分活化,电流效率也较

低;在0.01%～0.04%范围内,铟量增加,阳极性能改善显著;但铟含量大于0.1%时,铟将以新相形式发生偏析,会加快铝的自腐蚀[9,10]。另外,铟与锌有协同作用,锌含量>2.5%和铟含量为0.02%～0.04%的铝阳极性能优越。铟也能抑制

铁、硅、铜等有害杂质对铝阳极电化学性能的不利影响。因此,以铟作为第3组元的Al2Zn2In系阳极是研究得最活跃的铝阳极。在此基础上,通过添加第

4、第5组元如Cd、Si、Sn、Mg等,还开发出了一系列的阳极材料[11,12]。

镉与锌是同族元素,两者之间具有较大的亲和力,镉的加入能促使锌均匀分布,减少锌、铟、铜等的偏析,改善阳极性能。但镉在铝中的溶解度很小,过量的镉将以新相形式析出,进而破坏合金均匀化,产生“过活化”,加快铝阳极自腐蚀。少量的镁可以显著改善阳极性能,尤其是在有微量锡存在的情况下。镁虽不是控制元素,但过量的镁将形成阴极型金属间化合物,加快铝阳极自腐蚀,因此将镁含量控制在0.5%为好,硅作为第4组元,也对改善阳极性能有利,尤其是对用于海泥环境中的铝阳极。