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牺牲阳极在海洋特殊工况中的电化学性能研究
| 论文题名： | 牺牲阳极在海洋特殊工况中的电化学性能研究 |
| 关键词： | 牺牲阳极;电化学性能;低温环境;高温环境;间浸环境;低盐海水 |
| 摘要： | 牺牲阳极广泛用于海洋环境中工程装备的防腐，在某些海洋特殊工况中(如低温(4℃以下)、高温(50℃～70℃)、间浸、低盐海水(盐度低于15))现有阳极的电化学性能会显著降低，对工程装备的防护达不到理想效果。因此，本文首先对比研究了现有铝阳极(AZI阳极、Al-Zn-In-Cd阳极、Al-Zn-In-Mg-Ti阳极、AZMG阳极)在上述海洋特殊工况中的电化学性能，并结合微观表征方法和电化学测试技术探讨了其活化/失效机理，然后开发了适用于海洋特殊工况的新型牺牲阳极材料。主要结论如下: (1)在0℃海水中，Al-Zn-In-Mg-Ti阳极的工作电位在-1.048V～-1.105V之间，电流效率为92.1％，腐蚀形貌均匀，产物自动脱落，最适用于低温环境。在50℃海水中，四种阳极的产物都不自动脱落，均不可用于高温环境。在间浸环境中，AZI阳极、Al-Zn-In-Mg-Ti阳极和AZMG阳极的工作电位均在-0.957V～-1.104V之间，电流效率均在88.9％～91.0％之间，产物均自动脱落，AZI阳极和Al-Zn-In-Mg-Ti阳极的腐蚀形貌比较均匀，AZMG阳极的腐蚀形貌均匀，均可用于间浸环境。在低盐海水中，Al-Zn-In-Mg-Ti阳极和AZMG阳极的电流效率分别为91.7％和92.4％，腐蚀形貌都均匀，产物均自动脱落，工作电位均在-0.922V～-1.076V之间，不能完全为海洋结构提供理想的保护。研究发现，阳极在低温环境和低盐海水中失效主要是因为活性元素再沉积过程变得困难。在高温环境中失效主要是因为腐蚀产物在阳极表面附着，堵塞活性位点，阻碍了阳极的溶解。在间浸环境中失效主要是因为阳极表面结壳，阻碍了再活化过程。 (2)通过调控Al、Zn、In、Mg、Ti、Ga、Mn、Sn、X或Y合金元素的配比，开发了六种新型铝阳极和六种新型锌阳极。在0℃、20℃、30℃海水中，六种铝阳极的性能研究结果发现，当阳极组分为Al-5％Zn-0.025％In-0.064％Ti-0.008％Ga-0.2％Mn-0.06％Sn和Al-5％Zn-0.035％In-1.2％Mg-0.048％Ti-0.016％Ga-0.04％Mn时，其工作电位均在-1.069V～-1.120V之间，电流效率均在87.3％～90.90,4之间，腐蚀形貌都均匀，产物均自动脱落，合金元素间的相互作用较优，铝阳极的电化学性能较好。在50℃海水中，六种锌阳极的性能研究结果发现，Zn-0.2％Al-0.05％Mg.0.4％Y阳极的工作电位在-1.001V～-1.012V之间，实际电容量可达796A·h·kg-1，电流效率达到96.6％，腐蚀形貌均匀，产物自动脱落，综合性能优于国内其他厂家。 |
| 作者： | 王蔚港 |
| 专业： | 海洋化学 |
| 导师： | 刘光洲;陈士强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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