镁合金牺牲阳极的研究现状

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1、镁合金牺牲阳极的研究现状摘要：结合实际的应用，分别讨论了合金元素Al、Zn、Mn、Ca、Sr、Fe、Ni、Cu、Si在镁合金牺牲阳极中的作用以及对其性能的影响。阐述了铸造工艺、微观组织与阳极性能的关系。简述镁合金牺牲阳极在电力设施保护方面的使用前景。关键词：镁合金；牺牲阳极；合金元素；铸造工艺；微观结构；阳极性能ResearchProgressofmagnesiumalloySacrificialAnodeAbstract：Accordingtoactualapplications,useandinfluenceofal

2、loyingelementsAl、Zn、Mn、Ca、Sr、Fe、Ni、Cu、Sionpropertyofmagnesiumalloysacrificialanodeisdiscussed.Therelationbetweenalloycastingprocessandmicrostructureandanodicpropertiesismainintroduced.DescriptionmagnesiumalloysacrificialanodeprospectsinPowerfacilitiesprotection.K

3、eywords：magnesiumalloy;sacrificialanode;castingprocess;microstructure;anodicproperties0引言随着工业的发展，金属材料的用量越来越多，所以腐蚀与腐蚀防护问题变得越来越重要了。金属的腐蚀有很多种，电化学腐蚀是其中最重要的腐蚀之一，而阴极保护是一种重要的金属电化学腐蚀防护方法，其原理是将被保护的金属进行外加阴极电流极化以减少或防止金属的腐蚀。根据电流来源不同，阴极保护可分为外加电流法和牺牲阳极法，前者是将被保护金属与电源负极相连，利用外加阴极

4、电流进行极化；后者是将被保护金属与一个电位更负的金属阳极相连，在介质中形成一个大电池，电流由阳极经过介质而流入金属设备，并使金属设备阴极极化而得到保护。牺牲阳极保护法的优点是不需要外加电源、不会干扰邻近金属设施、电流分散能力好、易于管理和维护等，因而得到了广泛的应用[1]。镁具有很高的化学活性，镁的标准电极电位为-2.37V（EH），在海水中的稳定电位为-1.45V(EH)[2]，镁基牺牲阳极电位较负，阳极输出电流大，发送距离远，阳极极化率低,溶解均匀，保护效果可靠。现在普遍使用的镁合金牺牲阳极有三类：纯镁，Mg-Mn系

5、合金和Mg-AI-Zn-Mn系合金，它们的共同特点是电位比较负、极化率也很低、密度小、理论电容量大，与铁的有效电位差很大，保护半径大[3]。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，而且表面难以形成有效的保护膜，在水介质中自腐蚀反应剧烈，并随着介质中含盐量的增加而增加。因此，镁阳极多用于电阻较高的土壤中和淡水中的金属设备保护。1合金元素在镁阳极中的作用及影响AlAl是阳极中的主要合金元素，可与镁形成强化相，提高合金的强度。在低电位镁阳极中（开路电位小于1.7V）

6、，铝与镁形成Mg17A112相，Mg17A112以网状或岛状分布在晶界附近，由于Mg17A112有较好的耐腐蚀性，所以使合金整体的耐蚀性提高。在高电位镁阳极中（开路电位大于1.7V），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。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。ZnZn可降低镁的自腐蚀率，提高合金的抗海水腐蚀的能力，减小镁的负差异效应，提高阳极电流效率。[3]MnMn在镁阳极中很重要

7、，它主要是来控制合金中的杂质元素，消除杂质所带来的不利影响，降低镁的自腐蚀速度[4]。熔铸过程中，Mn主要是和其中的杂质Fe发生作用，一是与Fe反应生成比重较大的Mn-Fe化合物，在重力作用下沉淀到坩埚底部而被分离出来；二是Fe溶解于Mn中腐蚀溶解时，在镁合金表面形成比氢氧化镁膜更具保护性的水化二氧化锰膜，减弱镁合金的析氢以提高电流效率[3]。Mn的加入可使合金中允许的杂质含量增加十几倍，但是Mn也对镁阳极有一定的负面影响，例如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，使镁阳极的电流效率降低[

8、5]。根据国标，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%。Mg-Al-Zn-Mn系合金中锰的添加量为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。CaCa对镁阳极的影响是近年来人们才