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Al-Zn-In系牺牲阳极极化性能研究及实海试验

作　者: 梁虎
导　师: 杜敏
学　校: 中国海洋大学
专　业: 分析化学
关键词: Al-Zn-In 极化性能实海试验电流效率
分类号: O646.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

铝合金牺牲阳极由于驱动电压大、理论电容量高、电流效率高、成本低廉、施工方便等诸多优点，常用于海洋工程中钢结构设备的阴极保护，是目前应用最多的牺牲阳极。目前评价牺牲阳极的方法通常是采用GB/T17848，或DNVRP401中的快速检测方法，试验周期为10d或者4d，主要以牺牲阳极的开、闭路电位、电流效率、腐蚀形貌等为评价参数，但是在实际海洋工程中没有系统完善地评价牺牲阳极的极化性能研究，而极化性能又关系着阳极的放电能力，阳极放电能力则决定着阳极初期放电电流的大小能否满足工程中初始大电流密度的需求。阳极是否能发出较大电流跟极化性能密切相关，而其中极化电阻Rp是表征极化性能的重要参数。多种电化学测试技术均可以研究牺牲阳极的极化性能，通过极化性能来评价牺牲阳极质量的优劣，对牺牲阳极的研究和实际生产来说具有重要意义。本文在实验室现有Al Zn In系列阳极中选取四种配方作为试验对象。通过开路电位测定、恒电流极化、循环伏安曲线和交流阻抗法研究牺牲阳极开路电位和工作电位下极化电阻的关系，从而研究牺牲阳极的极化性能。并通过实验室中所选典型牺牲阳极进行实海试验研究其电化学容量及其极化性能。电化学实验测试结果表明：阳极开路电位下存在逐步活化的过程。恒电流极化法和交流阻抗法表明牺牲阳极的氧化膜随着阳极极化的进行，氧化膜逐渐被破坏，极化电阻减小，双电层电容增大。循环伏安曲线和交流阻抗均表明极化电阻随极化电位的增大迅速减小，最后趋于稳定。极化电阻较小的阳极材料有着较好的电化学性能，这与4d加速试验的评价结果是吻合的。牺牲阳极实海试验结果表明：实验室所选取的两种典型牺牲阳极在实海环境下的电流效率均高于实验室4天加速试验所得结果，其中Al Zn In Mg Ti阳极电流效率高于Al Zn In Si阳极。两种阳极材料腐蚀形貌均较好，没有出现局部腐蚀，腐蚀产物易脱落。阳极暴露面积相同时Al Zn In Mg Ti阳极较Al Zn In Si阳极能发出更大的电流；两种牺牲阳极随着阴阳极面积比的增大，阳极发出电流密度也随之变大。阳极放电能力与其极化电阻值的大小密切相关，通过与实验室电化学测试中的循环伏安曲线对照能够表征阳极初始极化性能，发现阳极的极化电阻与阳极发出电流成反比的现象，从而论证了极化性能对于牺牲阳极的重要性。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
1 文献综述  11-27
  1.1 引言  11-12
  1.2 阴极保护原理及参数  12-13
  1.3 牺牲阳极材料概述  13-17
    1.3.1 牺牲阳极材料分类  13-16
    1.3.2 牺牲阳极材料特点  16
    1.3.3 牺牲阳极研究的发展前景  16-17
  1.4 牺牲阳极电化学性能的研究方法  17-23
    1.4.1 现有牺牲阳极电化学性能研究方法  17-19
    1.4.2 电化学方法对铝合金牺牲阳极研究现状  19-23
  1.5 实海环境下的牺牲阳极电化学性能研究  23-25
    1.5.1 牺牲阳极实海环境研究的必要性  23-24
    1.5.2 不同海洋环境条件下牺牲阳极研究现状  24-25
  1.6 研究意义和研究内容  25-27
2 实验材料和方法  27-32
  2.1 实验材料  27-29
  2.2 实验方法  29-32
    2.2.1 电化学测试方法  29
    2.2.2 实海试验测试方法  29-32
3 铝-锌-铟系牺牲阳极极化性能研究  32-52
  3.1 开路电位测试结果与讨论  32-34
  3.2 恒电流极化测试结果与讨论  34-36
  3.3 循环伏安曲线测试结果与讨论  36-41
  3.4 交流阻抗法测试结果与讨论  41-51
  3.5 小结  51-52
4 铝-锌-铟系牺牲阳极实海试验研究  52-60
  4.1 不同阴阳极面积比实海试验牺牲阳极电化学性能  52-55
  4.2 阳极极化性能研究  55-56
  4.3 牺牲阳极 4d 加速试验与实海试验电化学性能对比  56-59
  4.4 小结  59-60
5 结论  60-61
参考文献  61-66
致谢  66-67
个人简历  67-68
发表的学术论文  68-69

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