海水温度对牺牲阳极性能的影响
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CHANG Tie_jun1, LIU Jin_ling2, ZHANG Yi_bin3, GAO You_yi1, YANG Shi_wei1
( 1. College of Mechanical and Electrical Eng. , Harbin Engineering University, Harbin 150001, China; 2. PLA Logistics Engi2 neering Institute, Chongqing 400016, China; 3. Ship Building Material Engineering Office of Navy, Anshan 114000, China)
第1期
常铁军, 等: 海水温度对牺牲阳极性能的影响
# 13 #
编号 9 04 9 28
表 4 铝阳极表面溶解状况
常
温
腐蚀产物易脱落, 几乎无腐蚀产 物附着。表 面未腐 蚀部分以岛状区存在, 呈银白色
高
温
表面有 白色 腐蚀产 物附 着, 清除腐 蚀产 物后, 60% ~ 80% 的 表面 未腐蚀, 局 部有 深而大 的腐 蚀坑, 严 重不均匀, 且腐蚀呈溃烂状
1. 40
0. 19 0. 083
0. 05
0. 17 0. 18
0. 13 0. 08
分 Mg
1. 24
Bi 0. 092
Ti 0. 028
Cd 0. 02
收稿日期: 2001- 11- 14 作者简介: 常铁军( 1949- ) , 男, 山东牟平人, 哈尔滨工程大学机电工程学院副教授, 主要研究方向: 材料科学。
92. 1 42. 8 89. 4 85. 8
A1_5( R)
15
A1_5( R)
60
1. 215 08 1. 752 63
18 568. 600 7 18 804. 851 3
16 378. 546 3 16 572. 925 1
88. 2 88. 1
A 1_6
15
A_16
60
1. 786 63 1. 752 78
麻点状均匀分布的腐蚀坑, 有未腐蚀区
状, 有未腐蚀区
表面溶解状况同 929 接近
表面溶解状况同 929 接近
腐蚀产物易脱落, 无腐蚀产物附 着。表面溶 解呈深 表面严重腐蚀, 呈蜂巢状, 且较为 疏松, 在清洗 的过
沟状纵向分布溶解较为均匀
程中有晶粒脱落
A1_3 A1_4
表面覆盖一层白 色絮 状 物, 清除 表面 物后, 腐 蚀区 呈麻点、坑、条 沟状, 约 有 1/ 3 区域 未腐 蚀, 试 样表 面呈暗灰色
93 0
20
93 0
60
93 0
70
1. 761 79 1. 790 23 1. 711 41
18 903. 363 4 19 208. 083 3 18 362. 592 8
16 649. 461 8 17 335. 862 2 16 623. 645 9
88. 1 90. 3 90. 5
A 1_2
Sn, Mg, Bi, Ti, Cd 等元素, 炼制了几种铝基牺牲阳极材料, 并进行了电化学性能 测试, 拟获得适用 于较高温度 海 水环境中使用的新的铝基牺牲阳极材料。¹
关 键 词: 热海水; 牺牲阳极; 晶间腐蚀
中图分类号: TH14 文献标识码: A
Effect of Seawater Temper at ur e on Perfor mance of Sacrificial Anode
所有牺牲阳极试样在热海水中均发生明显的阳极 极化现象。24 h 后测阳极工作电位, 并每天 测一次, 试验
电流效率是鉴定与评价牺牲阳极电化学性能
结束后, 断开电路 0. 5 h 后测牺牲阳极的开路电 优劣的重要 指标[1] , 电流效率愈高, 输出电量愈
位, 取出试样清洗, 观察其腐蚀形态, 特别是晶间 大。试验中多数铝阳极在低温下电流效率均能达
19 169. 456 9 18 806. 797 3
16 508. 233 4 16 637. 616 8
86. 1 88. 5
铝阳极不同温度试验条件下表面腐蚀形态存在 较大的差异, 15 e (常温) 试验的试样表面几乎无腐 蚀产物附着, 表面溶解均匀, 呈麻点状。热海水中试
验的试样, 表面均有白色絮状物覆盖, 腐蚀严重且不 均匀, 呈蜂巢状, 表面变得疏松, 在清洗中有晶粒脱 落, 详见表 4 所列。
第 29 卷第 1 期 2002 年 1 月
应
用
科
技
Applied Science and Technology
文章编号: 1009- 671X( 2002) 01- 0011- 04
Vol. 29, l . 1 Jan. , 2002
海水温度对牺牲阳极性能的影响
常铁军1, 刘金玲2, 张毅斌3, 高友谊1, 杨世伟1
定。可以看出, 铝阳极工作电位随温度升高发生 不同程度的正移, 说明铝阳极在热海水中钝化倾
试验参照 GB4948_4949_85, GB4950_4951_85 向增大, 试样 928, 929, Al_5, Al_6, Al_5R 等随试验
以及日本腐蚀防蚀协会的5牺牲阳极试验方法及 温度的升 高工作 电位 正移量 相对较 小, 而试样
其有关说明6进行的。该法是利用外加电源, 使恒 904, Al_2 随试验温度升高工作电位正移较大, 试
定的电流通过试验阳极, 这种方法能同时筛选多 样 Al_3, 904 在 热海水中 的工作电 位都比 较正。
种阳极材料。试样浸 入介质 4 h 后测量 开路电 位, 调节回路电阻, 使试样电流密度为 1 mA/ cm2.
度为 60~ 70 e 和 15~ 20 e , 试验时间为 14 天, 7 波动在 20 mV 左右。在 60 e 时, Al_5, Al_6, Al_5
天更换一次介质。
R 试样电位低于- 1 020 mV, 试样 Al_3 电位在
表 2 人工海水 的成分
- 980~ 1 000 mV 间变化。在 70 e 时, 试样 928,
实际电容量/ Q
17 799. 941 7 17 799. 941 7 17 799. 941 7 17 799. 941 7 17 273. 600 2 16 649. 461 8 17 273. 600 2 16 649. 461 9
效率/ %
89. 2 43. 0 77. 0 55. 0 90. 4 88. 6 89. 3 90. 7
1 试验及试验程序
929, 930 的试样为某研究单位提供的样品。将所 配制的原材料, 经电炉熔炼, 烧铸成 5 20 mm 的试
试验用 材 料见 表 1, 表 中编 号 为 904, 928, 样毛坯, 加工成 5 16 mm @48 mm 的试样。
表 1 试验材料化学成分
%
编号
9 04 9 28 9 29 9 30 Al_2 Al_3 Al_4 Al_5 Al_6
# 12 #
应
用
科
技
第 29 卷
试样编号为 Al_5 的 6 个试样经热处理, 试验
试验中, 铝阳极工作电位随温度和时间而变化,
介质参照 GB4948_85 标准以及 日本腐蚀防蚀协 在 15 e 时, 所有铝 阳极工作电位均低于- 1 020
会的标准配制, 其成分见表 2 示。试验中介质温 mV, 930 试样低至- 1 120 mV, 阳极试样的电位
( 1. 哈尔滨工程大学 机电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001; 2. 解放军后勤工程学院, 重庆 400016; 3. 海军舰船 材料工程办, 黑龙江 鞍山 114000)
摘
要: 在较高温度的海水中, 铝、锌合金 牺牲阳极 的电化 学性 能均有 不同 程度的 降低, 以 及孔蚀 等的 发
生, 但仍能满足该温度范围内的使用要求。本研究通过冶金 的方法, 在 Al_Zn_In 系牺牲阳极的 基础上, 加入 Si,
Abstr act: Elect rochemical propert ies of sacrificial anode of alloy aluminium and zinc would decline t o some ext ent if it were used in relat ively warmer seawat er, and pit t ing would also occur t o them. But t hey can st ill meet the service requirements. By means of alloying Si, Sn, Mg, Bi, T i, Cd and ot her element s in sacrifi2 cial anode of Al_Zn_In system, several types of sacrificial anode mat erials of aluminium base were smelt ed. Meanwhile elect rochemical properties of t hese mat erials were also experiment ized, so as to obtain a new type of sacrificial anode material of aluminium base t hat is more suit able for use in t he condit ion of relat ively warmer seawat er. Key words: warmer seawat er; sacrificial anode; intergranular corrosion
20 70 20 70 15 20 60 70
平均失重/ g
1. 859 67 3. 780 93 2. 154 99 3. 018 30 1. 780 68 1. 752 18 1. 803 56 1. 707 41
理论电容量/ Q
19 953. 788 7 40 567. 446 2 23 132. 961 4 32 385. 073 1 19 106. 152 3 18 800. 359 5 19 351. 430 4 18 319. 674 6
表面有白色腐蚀产物, 但并未完 全覆盖。表 面腐蚀 区呈上下走向的沟槽状, 未腐蚀 的岛状区 比 904 更 大
表面 有 白 色 腐 蚀 产 物附 着, 清 除 腐 蚀产 物 后, 有 30%~ 40% 的 表面 未腐 蚀, 且在 表 面呈 连续 状, 腐 蚀区呈深坑状
9 29 9 30 A1_2
腐蚀产物易 脱落, 无 腐蚀 产物 附着 。表面 呈密 集、 表面有白色絮状物不均匀覆盖, 腐蚀 后表面呈 深沟
20
A1 2
70
A 1_3
15
A_13
60
1. 806 62 3. 885 18 1. 730 48 1. 800 87
19 384. 048 3 41 686. 540 7 18 567. 527 8 19 322. 567 9
17 858. 559 2 17 858. 559 2 16 595. 430 6 16 572. 925 1
腐蚀特征。
到 85% 以上, 在热海水中, 试样 904, 928, Al_2, Al_
2 试验结果与分析
3 电流效率有所降低, 其他阳极受温度影响较小,
详见表 3 所列。
表 3 铝牺牲阳极恒电流条件 下的电流效率
编号
90 4 90 4 92 8 92 8 92 9 92 9 92 9 92 9
温度/ e
化合物 NaCl MgCl2 Na2SO4 CaCl2 KCl
929, 930 电位均低于- 1 020 mV, 试样 904, Al_2
浓度/ g# l- 1 24. 53 5. 20 4. 09 1. 16 0. 695
电位在- 960~ 1 000 mV 之间, 试样 Al_2 不够稳
化合物 NaHCO3 KBr H3BO3 SrCl2 NaF 浓度/ g# l- 1 0. 201 0. 101 0. 027 0. 025 0. 003
Al
余量
余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量
Zn
5
4. 20 6. 53 5. 43 2. 98 5. 23 5. 56 6. 85 5. 80
In
0. 03
0. 025 0. 024 0. 024 0. 02 0. 013 0. 015 0. 023 0. 074
化学成
Si
Sn
0. 02
( 1. College of Mechanical and Electrical Eng. , Harbin Engineering University, Harbin 150001, China; 2. PLA Logistics Engi2 neering Institute, Chongqing 400016, China; 3. Ship Building Material Engineering Office of Navy, Anshan 114000, China)
第1期
常铁军, 等: 海水温度对牺牲阳极性能的影响
# 13 #
编号 9 04 9 28
表 4 铝阳极表面溶解状况
常
温
腐蚀产物易脱落, 几乎无腐蚀产 物附着。表 面未腐 蚀部分以岛状区存在, 呈银白色
高
温
表面有 白色 腐蚀产 物附 着, 清除腐 蚀产 物后, 60% ~ 80% 的 表面 未腐蚀, 局 部有 深而大 的腐 蚀坑, 严 重不均匀, 且腐蚀呈溃烂状
1. 40
0. 19 0. 083
0. 05
0. 17 0. 18
0. 13 0. 08
分 Mg
1. 24
Bi 0. 092
Ti 0. 028
Cd 0. 02
收稿日期: 2001- 11- 14 作者简介: 常铁军( 1949- ) , 男, 山东牟平人, 哈尔滨工程大学机电工程学院副教授, 主要研究方向: 材料科学。
92. 1 42. 8 89. 4 85. 8
A1_5( R)
15
A1_5( R)
60
1. 215 08 1. 752 63
18 568. 600 7 18 804. 851 3
16 378. 546 3 16 572. 925 1
88. 2 88. 1
A 1_6
15
A_16
60
1. 786 63 1. 752 78
麻点状均匀分布的腐蚀坑, 有未腐蚀区
状, 有未腐蚀区
表面溶解状况同 929 接近
表面溶解状况同 929 接近
腐蚀产物易脱落, 无腐蚀产物附 着。表面溶 解呈深 表面严重腐蚀, 呈蜂巢状, 且较为 疏松, 在清洗 的过
沟状纵向分布溶解较为均匀
程中有晶粒脱落
A1_3 A1_4
表面覆盖一层白 色絮 状 物, 清除 表面 物后, 腐 蚀区 呈麻点、坑、条 沟状, 约 有 1/ 3 区域 未腐 蚀, 试 样表 面呈暗灰色
93 0
20
93 0
60
93 0
70
1. 761 79 1. 790 23 1. 711 41
18 903. 363 4 19 208. 083 3 18 362. 592 8
16 649. 461 8 17 335. 862 2 16 623. 645 9
88. 1 90. 3 90. 5
A 1_2
Sn, Mg, Bi, Ti, Cd 等元素, 炼制了几种铝基牺牲阳极材料, 并进行了电化学性能 测试, 拟获得适用 于较高温度 海 水环境中使用的新的铝基牺牲阳极材料。¹
关 键 词: 热海水; 牺牲阳极; 晶间腐蚀
中图分类号: TH14 文献标识码: A
Effect of Seawater Temper at ur e on Perfor mance of Sacrificial Anode
所有牺牲阳极试样在热海水中均发生明显的阳极 极化现象。24 h 后测阳极工作电位, 并每天 测一次, 试验
电流效率是鉴定与评价牺牲阳极电化学性能
结束后, 断开电路 0. 5 h 后测牺牲阳极的开路电 优劣的重要 指标[1] , 电流效率愈高, 输出电量愈
位, 取出试样清洗, 观察其腐蚀形态, 特别是晶间 大。试验中多数铝阳极在低温下电流效率均能达
19 169. 456 9 18 806. 797 3
16 508. 233 4 16 637. 616 8
86. 1 88. 5
铝阳极不同温度试验条件下表面腐蚀形态存在 较大的差异, 15 e (常温) 试验的试样表面几乎无腐 蚀产物附着, 表面溶解均匀, 呈麻点状。热海水中试
验的试样, 表面均有白色絮状物覆盖, 腐蚀严重且不 均匀, 呈蜂巢状, 表面变得疏松, 在清洗中有晶粒脱 落, 详见表 4 所列。
第 29 卷第 1 期 2002 年 1 月
应
用
科
技
Applied Science and Technology
文章编号: 1009- 671X( 2002) 01- 0011- 04
Vol. 29, l . 1 Jan. , 2002
海水温度对牺牲阳极性能的影响
常铁军1, 刘金玲2, 张毅斌3, 高友谊1, 杨世伟1
定。可以看出, 铝阳极工作电位随温度升高发生 不同程度的正移, 说明铝阳极在热海水中钝化倾
试验参照 GB4948_4949_85, GB4950_4951_85 向增大, 试样 928, 929, Al_5, Al_6, Al_5R 等随试验
以及日本腐蚀防蚀协会的5牺牲阳极试验方法及 温度的升 高工作 电位 正移量 相对较 小, 而试样
其有关说明6进行的。该法是利用外加电源, 使恒 904, Al_2 随试验温度升高工作电位正移较大, 试
定的电流通过试验阳极, 这种方法能同时筛选多 样 Al_3, 904 在 热海水中 的工作电 位都比 较正。
种阳极材料。试样浸 入介质 4 h 后测量 开路电 位, 调节回路电阻, 使试样电流密度为 1 mA/ cm2.
度为 60~ 70 e 和 15~ 20 e , 试验时间为 14 天, 7 波动在 20 mV 左右。在 60 e 时, Al_5, Al_6, Al_5
天更换一次介质。
R 试样电位低于- 1 020 mV, 试样 Al_3 电位在
表 2 人工海水 的成分
- 980~ 1 000 mV 间变化。在 70 e 时, 试样 928,
实际电容量/ Q
17 799. 941 7 17 799. 941 7 17 799. 941 7 17 799. 941 7 17 273. 600 2 16 649. 461 8 17 273. 600 2 16 649. 461 9
效率/ %
89. 2 43. 0 77. 0 55. 0 90. 4 88. 6 89. 3 90. 7
1 试验及试验程序
929, 930 的试样为某研究单位提供的样品。将所 配制的原材料, 经电炉熔炼, 烧铸成 5 20 mm 的试
试验用 材 料见 表 1, 表 中编 号 为 904, 928, 样毛坯, 加工成 5 16 mm @48 mm 的试样。
表 1 试验材料化学成分
%
编号
9 04 9 28 9 29 9 30 Al_2 Al_3 Al_4 Al_5 Al_6
# 12 #
应
用
科
技
第 29 卷
试样编号为 Al_5 的 6 个试样经热处理, 试验
试验中, 铝阳极工作电位随温度和时间而变化,
介质参照 GB4948_85 标准以及 日本腐蚀防蚀协 在 15 e 时, 所有铝 阳极工作电位均低于- 1 020
会的标准配制, 其成分见表 2 示。试验中介质温 mV, 930 试样低至- 1 120 mV, 阳极试样的电位
( 1. 哈尔滨工程大学 机电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001; 2. 解放军后勤工程学院, 重庆 400016; 3. 海军舰船 材料工程办, 黑龙江 鞍山 114000)
摘
要: 在较高温度的海水中, 铝、锌合金 牺牲阳极 的电化 学性 能均有 不同 程度的 降低, 以 及孔蚀 等的 发
生, 但仍能满足该温度范围内的使用要求。本研究通过冶金 的方法, 在 Al_Zn_In 系牺牲阳极的 基础上, 加入 Si,
Abstr act: Elect rochemical propert ies of sacrificial anode of alloy aluminium and zinc would decline t o some ext ent if it were used in relat ively warmer seawat er, and pit t ing would also occur t o them. But t hey can st ill meet the service requirements. By means of alloying Si, Sn, Mg, Bi, T i, Cd and ot her element s in sacrifi2 cial anode of Al_Zn_In system, several types of sacrificial anode mat erials of aluminium base were smelt ed. Meanwhile elect rochemical properties of t hese mat erials were also experiment ized, so as to obtain a new type of sacrificial anode material of aluminium base t hat is more suit able for use in t he condit ion of relat ively warmer seawat er. Key words: warmer seawat er; sacrificial anode; intergranular corrosion
20 70 20 70 15 20 60 70
平均失重/ g
1. 859 67 3. 780 93 2. 154 99 3. 018 30 1. 780 68 1. 752 18 1. 803 56 1. 707 41
理论电容量/ Q
19 953. 788 7 40 567. 446 2 23 132. 961 4 32 385. 073 1 19 106. 152 3 18 800. 359 5 19 351. 430 4 18 319. 674 6
表面有白色腐蚀产物, 但并未完 全覆盖。表 面腐蚀 区呈上下走向的沟槽状, 未腐蚀 的岛状区 比 904 更 大
表面 有 白 色 腐 蚀 产 物附 着, 清 除 腐 蚀产 物 后, 有 30%~ 40% 的 表面 未腐 蚀, 且在 表 面呈 连续 状, 腐 蚀区呈深坑状
9 29 9 30 A1_2
腐蚀产物易 脱落, 无 腐蚀 产物 附着 。表面 呈密 集、 表面有白色絮状物不均匀覆盖, 腐蚀 后表面呈 深沟
20
A1 2
70
A 1_3
15
A_13
60
1. 806 62 3. 885 18 1. 730 48 1. 800 87
19 384. 048 3 41 686. 540 7 18 567. 527 8 19 322. 567 9
17 858. 559 2 17 858. 559 2 16 595. 430 6 16 572. 925 1
腐蚀特征。
到 85% 以上, 在热海水中, 试样 904, 928, Al_2, Al_
2 试验结果与分析
3 电流效率有所降低, 其他阳极受温度影响较小,
详见表 3 所列。
表 3 铝牺牲阳极恒电流条件 下的电流效率
编号
90 4 90 4 92 8 92 8 92 9 92 9 92 9 92 9
温度/ e
化合物 NaCl MgCl2 Na2SO4 CaCl2 KCl
929, 930 电位均低于- 1 020 mV, 试样 904, Al_2
浓度/ g# l- 1 24. 53 5. 20 4. 09 1. 16 0. 695
电位在- 960~ 1 000 mV 之间, 试样 Al_2 不够稳
化合物 NaHCO3 KBr H3BO3 SrCl2 NaF 浓度/ g# l- 1 0. 201 0. 101 0. 027 0. 025 0. 003
Al
余量
余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量
Zn
5
4. 20 6. 53 5. 43 2. 98 5. 23 5. 56 6. 85 5. 80
In
0. 03
0. 025 0. 024 0. 024 0. 02 0. 013 0. 015 0. 023 0. 074
化学成
Si
Sn
0. 02