镁牺牲阳极知识讲座
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镁阳极-镁合金牺牲阳极
镁阳极,又称镁合金牺牲阳极,是金属镁的一种实际应用产品,主要用于阴极保护的一种防腐材料。
根据形状以及电极电位(开路电位)的不同,镁阳极可用于电阻率在15欧姆·米到150欧姆·米的土壤或淡水环境,一般
不应用于土壤电阻率小于10欧姆·米环境。
镁牺牲阳极一般可
以在电阻率20欧姆/米到50欧姆/米的土壤或者淡水环境中使用,当牺牲阳极剩余量为最初重量的15%时,即认为阳极失效,所以,阳极的使用率一般取85%。
镁合金牺牲阳极广泛应用于船舶、码头、油气管道、城市管网等水下地下钢铁构造设施和电器等的保护。
镁合金牺牲阳极使用技术规范
一、何时更换阳极?
镁合金牺牲阳极阴极保护方法中,镁阳极可用于电阻率在20欧.米到100欧.米的土壤或淡水环境。
镁牺牲阳极一般可以在电阻率20欧姆/米~50欧姆/米的土壤或者淡水环境中,电阻率小于10欧姆/米的环境中一般不会使用镁牺牲阳极。
100℃的是镁牺牲阳极使用时可以达到的温度,镁牺牲阳极的使用率为百分之八十五,所以当阳极的重量剩到百分之十五的时候,就可以认定该阳极已经失效。
镁牺牲阳极的电阻率正常情况下是50%,但是受到各种情况的约束可能会更低一些。
一般情况下,阳极发散电流与阳极形状和表面积有关,如果阳极消耗过大,则表面积和重量会产生很大变化,此时的发散电流有可能没法达到要求。
二、注意事项
不要混合安装不同类型的阳极。
如果安装不同的阳极材料,如锌和铝,较活跃的阳极(铝)将花部分努力保护较不活跃的金属(锌)。
一个典型的类似错误是在配备铝阳极的设备上增加一个锌尾板阳极。
三、使用年限
带填料镁合金牺牲阳极这种规格的镁合金牺牲阳极在保护的时候保护时间比较长,可以得到25-30年,很多燃气管道上面都会采购这样的牺牲阳极来保护,保护时间长,在后期中不需要短期更换,能减少成本。
镁牺牲阳极工艺1. 引言镁合金是一种重要的结构材料,具有优良的强度和轻质化特性,在航空航天、汽车、电子等领域得到广泛应用。
然而,镁合金易于腐蚀,需要采取措施来延缓其腐蚀速度。
镁牺牲阳极工艺是一种常用的防腐方法,本文将详细介绍该工艺的原理、应用以及优缺点。
2. 镁牺牲阳极工艺原理镁牺牲阳极工艺基于两个重要原理:电化学反应和金属腐蚀。
2.1 电化学反应在一个导电溶液中,如果有两种金属连接在一起,并且其中一个金属的标准电位比另一个金属更负,那么就会发生电流从更负的金属流向更正的金属的反应。
这个过程被称为电化学反应。
2.2 金属腐蚀金属在特定环境中会发生氧化反应,导致其表面产生氧化物或氢气等产物,这个过程被称为金属腐蚀。
镁合金在大气中、水中等环境中容易发生腐蚀反应。
3. 镁牺牲阳极工艺的应用镁牺牲阳极工艺主要应用于以下领域:3.1 船舶和海洋设备船舶和海洋设备常常处于潮湿的环境中,容易受到海水的侵蚀。
通过在船体和设备上安装镁阳极,可以保护金属结构免受腐蚀。
3.2 水处理设备水处理设备通常使用钢材或其他金属制成,容易受到水中的氧化物和氯离子的侵蚀。
镁牺牲阳极可以作为一种有效的防护措施,延缓设备的腐蚀速度。
3.3 石油和天然气工业石油和天然气工业中的管道、储罐等设备常常暴露在恶劣的环境下,容易受到腐蚀。
通过使用镁牺牲阳极,可以有效地保护这些设备免受腐蚀的侵害。
4. 镁牺牲阳极工艺的优缺点4.1 优点•简单易行:镁牺牲阳极工艺不需要复杂的设备和操作,安装和更换阳极相对简单。
•成本低廉:镁是一种常见的金属,价格相对较低,使得该工艺成本较低。
•长期保护效果好:镁阳极可以提供长期的保护效果,延缓金属结构的腐蚀速度。
4.2 缺点•需要定期更换:镁阳极在使用过程中会逐渐被腐蚀消耗,需要定期更换新的阳极。
•需要监测和维护:镁牺牲阳极工艺需要定期监测阳极的消耗情况,并根据实际情况进行维护和更换。
•环境限制:镁牺牲阳极工艺在一些特殊环境下可能不适用,如高温、高湿度等条件下。
河南汇龙合金材料有限公司镁合金牺牲阳极相关知识河南汇龙合金材料有限公司2018年版讲解镁阳极的相关知识填充料的构成为:石膏粉:75%,膨闰土:20%,无水硫酸纳:5%。
在混合罐中充分搅拌。
组装镁阳极的质量指标为:电缆连接电阻:小于0.001Ohm电缆连接强度:超过组装阳极重量的5倍以上。
镁带带状阳极的形状镁阳极扁平,长度可以调节,容易弯曲,防腐性能好、不需外加直流电源、安装后自动运行、不需维护、占地面积少、工程费用低、与外界环境不发生任何干扰。
镁合金牺牲阳极根据电化学原理,从镁合金阳极材料体上通过土壤、水等电解质向被保护体如钢质结构提供阴极电流,使被保护的钢质结构进行阴极化,实现阴极保护。
随着电流镁阳极的不断流动,阳极材料不断消耗掉。
这就是牺镁阳极牲阳极名称的由来。
成套镁牺牲阳极,由镁牺牲阳极锭1支,一根VV-10㎜2电缆3米,填包料50kg,棉布口袋1条,塑料编织袋1条组成。
即棉布口袋内有镁牺牲阳极锭1支其铁芯上焊VV-10㎜2电缆3米1根,焊接处做绝缘处理,并套有热缩管。
镁牺牲阳极锭周围均匀分布50kg填包料。
棉布口袋外套塑料编织袋1条。
镁牺牲阳极镁阳极适用于在土壤、淡水及海水等介质中工作的钢质设施的阴极保护。
截至目前公司拥有年生产15000吨高品质镁合金、高纯镁、镁棒材生产线,镁合金牺牲阳极,五条镁挤压生产线,三条镁压铸生产线,其中2000镁阳极吨挤压机及2500吨挤压机两台。
能生产各种规格型号的高品质镁合金、镁棒材、高纯镁、镁板、镁压铸件、散热器片、镁挤压型材等金属镁深加工系列产品。
于2007年新增电泳涂漆、静电粉末喷涂生产线,可根据客户的要求对产品进行表面镁阳极处理,充分满足产品个性化、多元化的需求。
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镁合金牺牲阳极的阴极保护方法镁合金牺牲阳极是一种经济、环保的阴极保护材料,它具有牺牲金属阳极自身作为阴极,吸收腐蚀申位的能力,从而实现对被保护对象的阴极保护。
镁合金牺牲阳极的使用寿命长,维护费用低,适用于各种镁合金结构物的阴极保护。
镁合金牺牲阳极的阴极保护方法分为以下三个步骤:第一步,设置保护电位。
将镁合金牺牲阳极与被保护对象进行连接,此时,镁合金牺牲阳极作为正极,被保护对象作为负极,形成一个电解质溶液。
被保护对象表面会形成一个电位差,即负极电位,使被保护对象的腐蚀速度减慢。
第二步,保持保护电位。
在镁合金牺牲阳极的正常使用过程中,电解质溶液中的镁离子不断涌入牺牲阳极,形成镁合金牺牲阳极的阳极膜,该阳极膜会使被保护对象的电位逐步降低,直至与保护电位接近。
这样,被保护对象的腐蚀速度就得到了有效的控制。
第三步,更换镁合金牺牲阳极。
当镁合金牺牲阳极的寿命达到极限时,需要进行更换。
此时,只需将旧镁合金牺牲阳极取出,安装一个新的镁合金牺牲阳极,即可完成阴极保护系统的重新设置。
牺牲阳极阴极保护方法是一种非常成熟、经济实用的防腐蚀技术,它可以在各种金属和合金表面形成一个电位更负的保护电极,从而实现对金属表面的阴极保护。
在镁合金牺牲阳极阴极保护中,牺牲阳极是用镁合金制成的,它通过向金属表面提供电子而逐渐电解腐蚀,形成个较厚的氧化膜,从而提高金属的耐腐蚀性。
那么,镁合金牺牲阳极阴极保护方法如何实施呢?首先,需要根据工程实际情况和腐蚀情况,选择合适的牺牲阳极。
接着,将牺牲阳极与被保护金属结构或构件进行连接,并通以直流电。
在直流电的作用下,牺牲阳极开始电解腐蚀,形成一个较厚的氧化膜,这层氧化膜不仅可以提高金属的耐腐蚀性,还可以作为阴极保护电极,保护被保护金属结构或构件。
需要注意的是,在镁合金牺牲阳极阴极保护方法中,要注意维护好牺牲阳极,避免其过早电解腐蚀失效。
同时,要确保被保护金属结构或构件的表面清洁,避免氧化膜的破坏,以提高阴极保护的效果。
镁牺牲阳极基本知识镁是电化学阴极保护工程中常用的一种牺牲阳极材料,具有较高的化学活性,它的电极电位较负,驱动电压高。
同时,镁表面难以形成有效的保护膜。
因此,在水介质中,镁表面的微观腐蚀电池驱动力大,保护膜易于溶解,镁的自腐蚀很强烈,在阴极上发生析氢反应2H++2e— H2。
镁基牺牲阳极有纯镁、Mg-Mn系合金和Mg-AI-Zn-Mn系合金等三类,其共同的特点是密度小、理论电容量大、电位负、极化率低,对钢铁的驱动电压很大(>0.6V),适用于电阻率较高的土壤和淡水中金属构件的保护。
1、纯镁牺牲阳极镁为活泼金属,其电化学性能受杂质和合金元素的影响很大。
当其含有少量杂质,特别是含有析氢过电位较低的杂质时,会使镁的自溶倾向增大,电流效率降低。
镁中的一些杂质元素,如Fe, Co, Mn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速度。
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,获得性能优良的镁合金牺牲阳极材料。
一般的纯镁阳极由于电流效率很低(仅为30%左右),使用寿命短,故目前己很少使用。
2、Mg-Mn牺牲阳极锰在镁中的溶解度为3.4%,如果熔炼方法控制适当,可得到含有少量Mn晶体的Mg-Mn单相固溶体组织。
锰是控制镁中杂质的一种很有效的净化元素,可消除杂质的不良影响,降低镁的自腐蚀速度。
在镁合金熔炼过程中,锰与铁能生成比较大的Fe-Mn化合物而沉积于溶体底部,而残留在合金中的铁则溶解于锰中或被锰所包围,不产生阴极杂质的有害作用。
镁合金牺牲阳极:
主要性能:
极高的电化学性能、阳极消耗均匀、寿命长、单位质量发电量大,是理想的牺牲阳极材料,适用于土壤、淡水介质中金属构筑物的阴极保护。
使用范围:
牺牲阳极阴极保护方法中,镁阳极可用于电阻率在20欧.米到100欧.米的土壤或淡水环境。
详细介绍:
我公司生产的高电位镁阳极使用高质镁材料生产,产品符合ASTM97-98标准,采用特定的生产工艺。
阳极具有极佳的电化学性能,在
阴极保护过程中,阳极消耗均匀,因此使用寿命更长。
在实际的使用过程
中,实际测量工作电位-1.8~-1.85V之间,因此对目标结构保护效果更明显。
在电阻率高于8000欧姆.米的土壤中,建议使用高电位镁阳极。
我公司的镁合金牺牲阳极按国际GB/T17731-2004《镁合金牺牲阳极》生产,用于管道的阳极。
镁阳极规格:。
高电位镁合金牺牲阳极
作
为
接
地
极
的
用
法
河南汇龙合金材料有限公司
技术部刘珍
牺牲阳极作接地极,可以用高电位镁阳极作为接地极,仪表直接与阀体短路,接地极才漏失阴极保护电流,仪表与阀体绝缘及增加直流去耦合器,最初只是将仪表与阀体绝缘接头,仪表单独接地,并没有进行防护。
当管道受雷击后,电流击穿绝缘卡套或垫片而引发事故。
钢套管对阴极保护电流屏蔽,对于长输管道,大多数采用外加电流阴极保护,在管道穿越处,一般采用钢套管,其防腐质量一般很差,或穿越时损坏很严重。
由于套管内主管道之间的空隙,阻碍了外加电流的流动,使外加电流不能达到套管内主管道表面,也就是说,阴极保护电流收到屏蔽。
目前,普通的做法是在套管内安装牺牲阳极,并将套管两端密封,防止土壤、水分进入套管,但这种方法也有一定的弊端。
管道表面的阴极和阳极,管道埋地后,受管道表面众多阳极中,总会有一个位置,这里的电位最负,如果能够让其他部位的电位负向偏移,都达到该电位,则管道表面各店之间将没有电位差,没有阳极,不再有腐蚀电流。
通常把金属表面最负的阳极电位定义阴极保护最小保护指标。
硫酸铜参比电极要保持清洁,液体呈天蓝色,有晶体析出、液体浑浊时要及时更换。
使用一段时间后要
进行校队。
应保留一支参比电极,用它作为标准参比电极对现场用的参比电极进行校队。
也可以用饱和甘汞参比电极对现场参比电极同时放入盛水的塑料盆中。
合金接地板(专利产品)。
镁合金牺牲阳极的用途一、引言镁合金牺牲阳极是一种常见的防腐蚀措施,它通过在金属表面形成一个保护层,从而减少金属的腐蚀损失。
本文将详细介绍镁合金牺牲阳极的用途。
二、镁合金牺牲阳极的定义镁合金牺牲阳极是指在阴极保护中,将一种电位更负的材料(即镁合金)与被保护材料(即钢铁等)连接在一起,使之成为整体,从而使得镁合金成为阳极,被保护材料成为阴极。
当外界电流作用于这个系统时,电流优先通过镁合金流入被保护材料,从而实现对被保护材料的防腐蚀作用。
三、镁合金牺牲阳极的原理在海水等含有氯离子和其他电解质的介质中,钢铁会发生电化学反应,并逐渐被腐蚀。
而将一块更容易发生氧化反应的材料(即镁合金)与钢铁连接在一起时,在外界电流作用下,电流会优先通过镁合金,从而使得钢铁成为阴极,镁合金成为阳极。
镁合金在电化学反应中会逐渐被腐蚀,从而形成一层保护层,保护钢铁不被腐蚀。
四、镁合金牺牲阳极的应用范围1. 船舶和海洋工程:在海洋环境中,钢铁结构容易受到海水的侵蚀,使用镁合金牺牲阳极可以有效地延长船舶和海洋工程的使用寿命。
2. 石油和天然气管道:石油和天然气管道经常处于恶劣的环境中,如高温、高压、酸性或碱性介质等。
使用镁合金牺牲阳极可以有效地减少管道的腐蚀损失。
3. 水处理设备:水处理设备通常使用钢铁材料制造,容易受到水质的影响而发生腐蚀。
使用镁合金牺牲阳极可以有效地延长水处理设备的使用寿命。
4. 电力设备:电力设备通常需要在恶劣的环境下运行,如高温、高压等。
使用镁合金牺牲阳极可以延长电力设备的使用寿命。
五、镁合金牺牲阳极的优点1. 镁合金具有良好的耐腐蚀性能,可以有效地保护被保护材料。
2. 镁合金牺牲阳极是一种简单、经济、可靠的防腐蚀措施。
3. 镁合金牺牲阳极可以在不需要停机的情况下进行维护和更换。
六、镁合金牺牲阳极的缺点1. 镁合金具有较高的电位,容易引起电化学反应,从而导致其在短时间内被大量腐蚀而失效。
2. 镁合金在空气中容易氧化,从而降低其防腐蚀性能。
光钰科技(临沂)有限公司1 镁合金牺牲阳极小知识一、 牺牲阳极阴极保护牺牲阳极阴极保护是在金属构筑物上连接或焊接电位较负的金属,如铝、锌、镁及其它们的合金。
当阳极材料不断消耗,释放出的电流供给被保护金属构筑物从而实现阴极极化,这就是所谓的牺牲阳极阴极保护。
牺牲阳极阴极保护方法是延缓金属构筑物腐蚀的有效方法,牺牲阳极与防腐覆盖层相辅相成可有效延长金属构筑物使用和运行年限,减少底板穿孔事故的发生。
牺牲阳极阴极保护施工简便,保护效果较好,适合于复杂管网区的保护,无需考虑杂散电流干扰问题。
二、 镁合金牺牲阳极镁的特点是密度小,电位很负,极化率低,单位质量发生电量大,是理想的牺牲阳极材料。
镁牺牲阳极镁合金阳极主要有镁锰合金、镁-铝-锌-锰合金两大类,前一种又称为高电位镁阳极,后一种可分为AZ63B 和AZ31B 两类成分,其中AZ63B 主要用于制作埋地钢质管道的阴极保护,AZ31B 主要用于家用电热水器内胆的保护。
我公司的镁合金牺牲阳极严格按照国家标准GB/T17731-2009《镁合金牺牲阳极》生产。
适用于海水、淡水介质中的船舶、海上钻井平台、地下钢质管道等设施的保护。
三、 阳极使用对保护埋地的金属构筑物,阳极在土壤中使用时,镁合金牺牲阳极一般加工成块状或棒状装在填包料袋子里,以一定的间距立式或卧式埋设在距管道一定距离的土壤中(其间距根据设计和现场情况确定,具体参照设计图纸和标准GB/T21448-2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》),阳极所带的电缆和被保护构筑物用铝热焊焊接。
焊接点用环氧树脂等材料进行与原防腐层同等级的防腐处理,阳极埋设位置与管道平齐即可,离管道在1-2米左右即可。
填包料为石膏粉、工业硫酸镁、膨润土按标准比例配成的混合物,埋设前应将阳极连同填包料一起在洁净的水中浸泡1小时左右,以所有填包料全部浸透为标准,也可将阳极袋放置在阳极坑中后用水浇灌至浸透。
为降低镁合金牺牲阳极的腐蚀速率,有时需要由外部电源提供保护电流,外部电源通过埋地的辅助阳极将保护电流引入地下,通过土壤提供给被保护金属,被保护金属在大电池中仍为阴极,其表面只发生还原反应,不会再发生金属离子的氧化反应,从而使腐蚀受到抑制。
镁合金牺牲阳极的原理镁合金牺牲阳极的原理是一种用于防止金属腐蚀的材料保护方法。
它通过利用镁合金的特性,在接触电解液时自行发生腐蚀,从而保护其他金属的腐蚀。
镁合金是一种由镁和其他金属(如锌、铝等)合金化而成的材料。
镁合金具有良好的强度和轻量化特性,广泛应用于航空航天、汽车、电子设备等领域。
然而,镁合金在湿润环境中容易发生腐蚀,对金属结构的稳定性产生负面影响。
在金属腐蚀保护中,镁合金被作为一种牺牲阳极材料使用。
牺牲阳极是一种通过引入一个更为活泼的金属来保护较不活泼的金属的方法。
在这种方法中,镁合金被放置在需要保护的金属附近,而它会自行发生腐蚀,将腐蚀的过程转移到它自身上,从而保护了其他金属的腐蚀。
具体来说,镁合金牺牲阳极的原理涉及到电化学反应。
当镁合金与电解液接触时,金属上的镁会被电解液氧化,同时产生电流。
这个电流的流动使得金属表面附近的电位变得更大,从而抑制了金属的腐蚀过程。
而镁在被氧化的过程中会逐渐溶解,这就是牺牲的意义所在。
镁合金的牺牲阳极保护还可以通过选择合适的电解液来增强其效果。
一些常用的电解液包括海水、土壤、淡水等。
这些电解液中含有对镁具有腐蚀作用的氯离子等物质,从而加速了镁的腐蚀过程。
利用镁合金牺牲阳极的原理,可以有效延长其他金属的使用寿命。
通过选择合适的镁合金材料和电解液,可以实现对金属结构的保护。
这种方法具有简单、经济、可靠的特点,在许多领域得到了广泛应用。
总而言之,镁合金牺牲阳极的原理是利用镁合金的腐蚀性,将腐蚀作用转移到镁合金上,保护其他金属的方法。
通过选择合适的镁合金材料和电解液,可以实现有效的金属腐蚀保护。
这种方法简单可靠,被广泛应用于多个领域。
牺牲阳极镁合金牺牲阳极的介绍
牺牲阳极是由高度活跃的金属材料构成的,用于防止较不活跃的金属表面腐蚀,比如钢铁。
它的自然电位比被保护的金属更负,从而取代它所保护的金属腐蚀,这就是为什么它被称为“牺牲”阳极的缘故。
牺牲阳极有各种形状和大小,但它们的工作原理是相同的,必须通过“电”连接到被保护船体,通常是通过金属与金属相连,与船上需要保护的贵重金属部件相连。
因此,如果靠近船舶,你会看到有金属片连接到舵、舷外发动机和传动轴等。
牺牲阳极构成电池的负极,并与要保护的金属电连接。
因为牺牲阳极的金属电活性更强,它是被损耗的,在电解液中形成电池的负极(阳极)。
例如,在海水中,阳极与其他需要保护的金属相连,并完全浸泡在水里,因此阳极总是会被腐蚀。
“电池”的正极一定是被保护的金属(阴极),例如传动轴、螺旋桨、发动机等。
水质越咸或污染越严重,其导电性就越强,牺牲阳极被腐蚀的速度就越快。
镁合金牺牲阳极知识讲座镁合金牺牲阳极的使用镁合金牺牲阳极的生产一镁合金牺牲阳极使用(一)镁合金牺牲阳极简介(二)镁合金牺牲阳极工作原理(三)镁合金牺牲阳极应用(一)镁合金牺牲阳极简介镁基牺牲阳极镁是电化学阴极保护工程中常用的一种牺牲阳极材料,具有较高的化学活性,它的电极电位较负,驱动电压高。
同时,镁表面难以形成有效的保护膜。
因此,在水介质中,镁表面的微观腐蚀电池驱动力大,保护膜易于溶解,镁的自腐蚀很强烈,在阴极上发生析氢反应2H++2e— H2。
镁基牺牲阳极有纯镁、Mg-Mn系合金和Mg-AI-Zn-Mn系合金等三类,其共同的特点是密度小、理论电容量大、电位负、极化率低,对钢铁的驱动电压很大(>0.6V),适用于电阻率较高的土壤和淡水中金属构件的保护。
但不足之处是它们的电流效率都不高,通常只有50%左右,比锌基合金和铝基合金牺牲阳极的电流效率要低得多。
在镁中加入适量Al, Zn和Mn等元素组成合金,可使镁阳极的电化学性能得到改善。
纯镁牺牲阳极镁为活泼金属,其电化学性能受杂质和合金元素的影响很大。
当其含有少量杂质,特别是含有析氢过电位较低的杂质时,会使镁的自溶倾向增大,电流效率降低。
镁中的一些杂质元素,如Fe, Co, Mn 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速度。
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,获得性能优良的镁合金牺牲阳极材料。
一般的纯镁阳极由于电流效率很低(仅为30%左右),使用寿命短,故目前己很少使用。
Mg-Mn牺牲阳极锰在镁中的溶解度为3.4%,如果熔炼方法控制适当,可得到含有少量Mn晶体的Mg-Mn单相固溶体组织。
锰是控制镁中杂质的一种很有效的净化元素,可消除杂质的不良影响,降低镁的自腐蚀速度。
在镁合金熔炼过程中,锰与铁能生成比较大的Fe-Mn化合物而沉积于溶体底部,而残留在合金中的铁则溶解于锰中或被锰所包围,不产生阴极杂质的有害作用。
但Mn在镁合金中有偏析现象,过量的Mn反而会造成合金耐蚀性及塑性的下降。
国内外生产的Mg-Mn系合金阳极的锰含量一般为0.5%-1.3%,所允许的杂质铁和铜的含量分别小于0.03%和0.02%,比纯镁阳极中允许的杂质量高出十多倍。
锰的另外一个作用是使Mg-Mn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。
最近,有人将少量的钙添加到Mg-Mn合金中,研究开发出一种高性能的Mg-Mn-Ca合金牺牲阳极材料,其含0.26%Mn和0.14%Ca。
与Mg-Mn合金(Mg-1.27Mn )相比,该新型合金阳极的电流效率显著提高,达到62.36% (Mg-Mn合金为50.94%),且其驱动电压也有所增大。
据研究认为加入钙后使合金晶粒细化,并且在镁基体的晶界上析出了Mg2Ca 阴极性化合物,从而降低了晶间腐蚀倾向,减少了晶粒的剥落,使合金的溶解变得均匀。
这是Mg-Mn-Ca合金具有较优电化学性能的主要原因。
Mg-A1-Zn-Mn牺牲阳极根据铝和锌的含量不同,性能不同,其中性能较好和获得广泛应用的主要是Mg-6Al-3Zn-Mn合金,其表面溶解均匀,电流效率大于50%.铝是阳极中的主要合金元素,可与镁形成Mg17A112强化相,提高合金的强度。
但向工业镁中单独添加铝时,可形成大量的MgAl, Mg2A13, Mg4A13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。
锌可降低镁的腐蚀率,减小镁的负差异效应,提高阳极电流效率。
微量的锰可抵消杂质铁、镍的不良影响。
当锰的添加量为0.3%时,可使铁的允许含量达到0.02%,但同时也会降低电流效率。
因此,杂质铁的含量以及相应的锰含量应尽可能低。
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。
为了获得良好的电化学性能,Mg-AI-Zn-Mn系合金的杂质含量应严格控制。
在相近的合金成分条件下,杂质少的合金的电流效率明显高于含杂质多的合金。
(二)镁合金牺牲阳极工作原理阴极保护是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。
美国腐蚀工程师协会对阴极保护的定义是:通过施加外加的电动势把电极的腐蚀电位移向氧化性较低的电位而使腐蚀速率降低。
牺牲阳极阴极保护就是在金属构筑物上连接或焊接电位较负的金属,如铝、锌或镁。
阳极材料不断消耗,释放出的电流供给被保护金属构筑物而阴极极化,从而实现保护。
外加电流阴极保护是通过外加直流电源向被保护金属通以阴极电流,使之阴极极化。
该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构。
保护电位是指阴极保护时使金属腐蚀停止(或可忽略)时所需的电位。
实践中,钢铁的保护电位常取-0.85V (CSE ),也就是说,当金属处于比-0.85V (CSE )更负的电位时,该金属就受到了保护,腐蚀可以忽略。
化学反应方程式阳极反应:Mg -2e →Mg 2+阴极反应:H 2O+21O 2+2e →2OH -(三)镁合金牺牲阳极应用镁牺牲阳极的作用是使阴极(如钢铁等金属)的腐蚀速率降低,达到保护阴极的目的。
镁合金牺牲阳极保护阴极的基本前提是阴极在没有外加干扰的情况下的腐蚀属于电化学腐蚀(即腐蚀的过程有电流产生),但并不是所有的电化学腐蚀都能用牺牲阳极来保护,具体的应用过程中应具备以下条件:公路桥石油管道 港口飞机场 汽车发动机 电视塔化工 轮船原料运输 油田农业 自来水管道 电厂烟囱铁路运输炼油厂 造纸厂 航空 铁路 电子产品 家庭用品 煤气站国防采矿 食品处理 仓库1)腐蚀介质必须是能导电的,以便能建立连续的电路。
2)被保护的金属材料所处的介质中要容易进行阴极化,否则耗电量大,不易进行阴极保护。
3)对于复杂的金属设备或构筑物,要考虑几何上的屏蔽作用,防止保护电流的不均匀性。
4)电绝缘(阴阳极之间)5)电连续性(阴极系统间)6)罐内保护禁止用镁合金牺牲阳极。
根据用途的不同,镁合金牺牲阳极的形状和尺寸也不相同,通常所用的D、S型阳极主要用在土壤环境中,带状阳极主要应用于高电阻率的土壤、淡水及空间狭窄的局部场合。
、D型阳极安装示意图:二镁合金牺牲阳极的生产(一)合金元素在镁合金牺牲阳极中的作用(二)镁合金牺牲阳极的熔炼(三)镁合金牺牲阳极的浇铸(四)镁合金牺牲阳极的电化学性能测试(一)合金元素在镁合金牺牲阳极中的作用Mn:锰易同有害杂质元素化合,从而消除了Fe对合金耐腐蚀性能的影响,使腐蚀速率大大降低。
锰与铁形成Mn-Fe化合物,由于重力的作用使化合物沉淀在坩埚底部,其余没有形成化合物的Fe被锰包围,从而大大减少了其对合金耐腐蚀性能的影响,提高了电流效率,为减少Fe在阳极中的危害,Fe:Mn的比例应小于0.032。
Fe:Fe在阳极中的溶解度很小,在合金液结晶的过程中,Fe析出在晶界上与镁形成一个电偶对,由于Fe与Mg的之间存在较大的电位差,所以容易产生电流,使阳极自溶倾向加重,加快了合金的腐蚀速率,降低了阳极的电流效率。
Ni:与镁形成化合物Mg2Ni,以网状形式分布在晶界上面,从而会加重镁阳极的腐蚀,降低电流效率。
Cu:与镁形成Mg2Cu,或MgCu2,分布于晶界,增大了镁阳极的自腐蚀从而降低阳极的电流效率。
Si:在镁中的溶解度很小,与镁形成Mg2Si分布在晶界和晶内,与Fe 共存的时候,加大了镁合金的自溶倾向,使阳极的电流效率降低。
Al:高电位中的铝是有害元素,它能与镁形成阴极相,加快腐蚀速率,铝的存在还降低了锰在镁中的溶解度。
(二)镁合金牺牲阳极的熔炼阳极的熔炼直接关系到阳极的质量,原材料的品质、所使用熔剂、熔炼方法、装备等,都是影响阳极质量的因素。
原料:炉料必须是干燥的,没有油、氧化物、砂土、和锈蚀等污染,并且不能混有异种金属。
熔剂:熔剂主要有两种作用,覆盖作用和精炼作用。
覆盖剂的熔点较低,密度小,在合金熔化的过程中,在合金液表面形成一层连续、完整的覆盖层,隔绝空气和水汽,防止镁的氧化或抑制镁的燃烧。
精炼剂对夹杂物有良好的润湿、吸附能力,并利用溶剂与熔体的密度差把金属夹杂物随同溶剂自熔体中排出去。
熔剂的质量直接影响了合金的质量,所以熔剂的选择要严格控制杂质的含量。
熔剂材料的要求:1)能够减少或防止熔体表面的氧化或燃烧。
2)熔剂与熔体容易分离,能够有效地去除熔体中夹杂物。
3)不含对熔体有害的夹杂物和杂质元素。
4)对环境无污染,原材料损耗低。
5)原料来源广,价格低廉,不会明显增加材料的生产成本。
熔炼过程的控制----精炼镁是很活泼的元素,在熔炼过程中很容易被氧化(燃烧),镁燃烧时表面形成一层氧化镁薄膜,氧化镁是良好的保温材料,而且疏松多孔,当镁燃烧时放出大量的热,但是由于氧化镁的绝热效果,使这些热量很难散出去,外界的冷空气也不容易进来,这样造成恶性循环,使表面温度急剧升高,镁溶液的氧化也就越来越严重。
所以在镁合金熔炼的过程中要用适当的方法来将镁熔体与空气隔绝。
一般有熔剂保护和气体保护两种。
熔剂保护:前文说的覆盖剂。
气体保护:主要有SF6、SO2等气体。
他们的保护方式都是在合金液的表面形成一层致密的薄膜,隔绝空气。
Mg+O2 →MgOMgO+SF6 →MgF2+SO2F2在使用SF6气体保护时,如果含有水蒸气,会大大加剧镁的氧化,还会生成有毒性气体HF。
镁合金中夹杂物的去除:镁合金中的夹杂物与熔体之间存在一定的密度差,加入熔剂后,溶剂将夹杂物吸附,然后自然沉降在坩埚底部。
(三)镁合金牺牲阳极的浇铸---安全镁合金的浇铸过程应注意安全,要求生产人员使用面罩和劳保服,在浇铸过程中要严格控制水汽的危害,只要有水汽的存在就会增加熔体发生爆炸和着火的危险,尤其是当水汽与镁熔体接触时,会产生潜在的爆炸源H2。
H2O+Mg(L)=MgO+H2+QH2+O2=H2O+Q由此循环的不断放热,使镁熔体表面的温度急剧上升,导致镁熔体的燃烧和爆炸。
(四)镁合金牺牲阳极的电化学性能测试。