油污海水环境中低电位铝合金牺牲阳极的研究

摘要

牺牲阳极阴极保护法发展至今已经有近200年的历史，随着应用领域的拓展，适用于各种特殊环境要求的牺牲阳极的研发不断开展。目前，国内外用于保护高强钢的牺牲阳极和适用在油污海水中保护碳钢的牺牲阳极均有研究，但针对像舰船压载水仓、甲板舱等油污富集区域高强钢保护的牺牲阳极研究几乎没有，因此研制出适用于该环境的牺牲阳极有一定的意义。
　　本文参考目前相关领域已取得的研究成果，采用Al-Zn-In-Bi-Si-Ce六元阳极体系，通过恒流牺牲阳极电化学性能试验，结合极化曲线、交流阻抗等电化学研究方法，辅以SEM、宏观金相观察和EDS分析，研究合金元素作用机理。对正交设计的16组阳极配方，以电流效率为指标，极差分析筛选最优。对优选和随机选取的两种配方分别采用4种热处理工艺，从电化学性能和合金组织结构两方面分析热处理对阳极性能的影响。
　　结果表明：该合金体系中元素 Si<0.4％、Ce<0.3%时，有细化晶粒的作用。Si过量，易造成析氢腐蚀。Ce添加量达到0.5%时，会导致腐蚀产物粘附，阻碍阳极溶解。Bi添加量在0.4%时，可使合金溶解均匀，过量添加则导致点蚀影响溶解均匀性；Zn元素添加量在2%以内时，随着Zn含量提高，阳极电位负移，改善溶解形貌，提高电流效率，结果符合ZnAlO4尖晶石破坏氧化膜作用机理。
　　极差分析16组配方的电流效率可知：对电流效率的影响程度排序为RZn=21.54%>RSi=13.73%>RCe=13.67%>RBi=9.4%>RIn=4.81%，优选成分配方为Al-0.5%Zn-0.018%In-2%Bi-0.4%Si-0.2%Ce。腐蚀样品EDS分析表明，In元素在阳极表面沉积，符合“溶解-再沉积”机理，杂质Fe元素在蚀坑过渡区富集，造成晶粒提前脱落，降低电流效率。优选成分阳极经4种不同热处理后，电化学性能为淬火最佳，固溶和正火次之，退火处理最差；晶粒大小为退火<淬火<正火<固溶，因此该体系牺牲阳极无需昂贵的回火保温处理，直接淬火即可使用。对优选配方阳极进行EIS分析，等效电路RS(RPC)(QRDRA)能够较好拟合EIS图谱，反映了该铝合金的电化学腐蚀过程。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 文献综述

1.1 引言

1.2 铝合金牺牲阳极概述

1.3 铝合金阳极的研究方法

1.4 高强钢的腐蚀与阴极保护现状

1.5 本课题选题意义及研究内容

2 实验部分

2.1 试样的制备

2.2 恒流电化学性能测试

2.3 极化曲线和电化学阻抗谱测试

2.4 阳极的微观组织、表面溶解形貌观察及成分分析

3 合金元素对铝合金阳极的作用机理分析

3.1 引言

3.2 实验方法

3.3结果讨论

3.4 本章小结

4 油污海水环境中低电位铝合金牺牲阳极的研制

4.1引言

4.2 实验方法

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

5 热处理工艺对优选阳极配方的影响

5.1 引言

5.2 实验方法

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

6 结论及下一步工作展望

参考文献

致谢

个人简历

发表学术论文和专利情况