摘要:介绍金属的腐蚀和防护,当前的镁牺牲阳极电流效率试验方法即ASTMS准«14天测定》,提出电流效率《1天测定》的快速检测设计,用以制定我国自主的镁阳极电性能检测标准。
90年代开始,我国镁工业进入快速发展期。我国镁产量近年来一直位居全球第一。我国虽然已是全球镁的生产大国和出口大国,但远不是镁工业强国。
论述镁牺牲阳极电化学性能实验室快速测定,目标是提高电流效率的测定效率,提高
因环境作用,金属自发地形成氧化物、硫化物等各种化合物而丧失金属本性的过程叫做腐蚀。
金属表面在潮湿空气及电解质溶液中,因形成微电池而发生电化学作用引起的腐蚀,
工业上使用的金属不可能完全是纯净的,经常存在一些杂质金属的电位和杂质的电位不相同,这就构成了以金属和杂质为电极的许许多多原电池,通常称之为微电池,联接两个电极、电流在两极间通过,构成了外电路。电池自发地在两极上发生化学反应,并产生电流,化学能转化为电能,金属发生了腐蚀。
金属防腐常用的方法有:①用油漆、搪瓷等非金属涂覆保护。②用镀锌等金属进行的电镀金属保护。③用牺牲阳极或外加电源进行的阴极电保护等。
牺牲阳极电化学防护是金属本质的保护。在外加电源防腐中,阴极与外加电源负极相
接,接受电源负极的电子,发生还原反应。保护了阴极金属。在牺牲阳极防护的装置中,阳极电子补充了阴极的电子损失,阴极金属得到了保护。
牺牲阳极法是在被保护的金属上,联结一个电位更负的金属作为阳极,依靠阳极不断溶解产生的电子对阴极进行保护。
作为牺牲阳极的金属:①要求它的电极电位比被保护的金属足够负以造成一定的驱动电压。②要求阳极的理论发生电量高,阳极电容量大,即阳极溶解时产生的电量较大。③阳极必须有较高的电流效率,高的电流效率表示阳极溶解产生的电量绝大部分用于阴极保护。
美国的专家在金属的电化学防腐,尤其是牺牲阳极防腐的规范上进行了较长而且是深刻的理论研究,发表了电化学金属防腐的专著,规范了《应用地下镁牺牲阳极试样实验室
评估的标准试验方法》ASTM标准:G9Z97,本文中简称《14天测定》。
(一)镁阳极电化学性能测试目前使用的是美国ASTMS准,该方法的试验期为14天,生产的实践反映,该测定的周期太长,不能及时反馈生产中的阳极品质。该标准自身规定它的意义和应用时称:“本试验作为评估镁阳极的指南,本试验和实际服役特性之间的相
作为牺牲阳极的镁合金以每年20%勺速度增长,2002年起,我国镁阳极生产5000吨,成为全球最大的出口国,占全球市场份额的50%,2006年维恩克(鹤壁)镁阳极生产达6000吨,全球第一,全部出口。
(三)我国缺乏镁阳极保护的设计规范,特别是应用地下的镁阳极设计规范,人们对镁阳极不甚了解,缺乏经验。
电流效率指的是达到阴极保护时,理论计算需要的电量和实际消耗的电量之比。实际消耗的电量总是大于理论计算的电量,是因为在电极上要发生一系列的副反应以及漏电现象。所以电流效率不能达到100%
电极上进行的反应与电解质的种类、溶剂的性质、电极的材料、外加的电源电压、离子的浓度、环境的温度等因素密切相关。
在CuSO溶液中,CuSO4离解为Cue和S。2,Cu+2在电场力作用下,移向阴极获得外电池负极提供的电子还原为Cu析出,阴极发生还原反应。
在阳极,镁失去电子变成Mg2进入溶液,与SO-2结合成MgSO4,阳极发生氧化反应。
较高的电压和较大的电流使Cu卡?在阴极铜棒上较快地获得电子还原成Cu析出,阳极的镁也能较快地置换出溶液中的cu2而进入溶液,快速的反应加速了阳极电流效率的测定。比照《14天测定》结果,可制定《1天测定》和《14天测定》比照表,报告阳极电流效率作为评估镁阳极的指南。
Mg在CuSO溶液中的反应速度大于在CaSO4溶液中的反应速度,这就是《1天测定》选用CuSO为电解质配制电解液的理由之一。
2、使用《1天测定》电解液(CuSQ有毒)和清洗液时,要求对眼睛和皮肤进行保护,必须在通风实验柜中进行试样的清洗。
3、从铸造阳极上锯得试样,尺寸确定,表面积确定,而后对每个试样进行机加工,用水和丙酮清洗机加工试样,用丙酮清洗后,为避免试样污染,必须戴手套拿试样。
4、镁阳极试样清洗后,在烘箱中,T=105C温度下干燥10mln称重(精确到0.1mg)0
6、阳极铜棒材质确定,铜质纯度》99.9%,规格确定,实验前必须进行清洗,在烘箱中105c干燥10min后冷却,精确称重(精确到0.1mg),完全浸入CuSO溶液。