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高电位镁牺牲阳极对钢铁的驱动电压较大,大量用于电阻率较高的土壤或淡水中,市场占有率远大于普通镁阳极,成为镁阳极中的主导产品。人们最早使用的高纯镁阳极电流效率仅为30%左右,而DOW chemical公司开发的Mg-Mn牺牲阳极是现在使用的唯一一种高电位镁阳极,其电流效率通常仅为50%左右。Mg-Mn牺牲阳极较低的电流效率,缩短了阳极的使用寿命,增加了施工成本,大大限制了高电位镁阳极的应用。 本文在充分研究Mg-Mn牺牲阳极和高纯镁阳极腐蚀规律的基础上,总结出了影响高电位镁阳极电流效率的两个主要原因,自腐蚀和晶粒的大块脱落,从影响高电位镁阳极电流效率的两个主要方面来改善阳极的电流效率:1)通过在Mg-Mn牺牲阳极中加入含TiO2的熔剂,降低熔体中的Fe和Si含量,来减少阳极的自腐蚀,2)在Mg-Mn牺牲阳极和高纯镁阳极中分别添加一定量的Sr,阻碍阳极的晶间腐蚀,减少阳极的晶粒大块脱落;同时,借助于金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、恒电流法测试等分析手段,对阳极材料的显微组织和电化学性能的关系进行了初步的探讨和研究。 TiO2对Mg-Mn牺牲阳极的净化处理表明:TiO2可以降低镁熔体中的Fe和Si的含量,使用含25%(Wt%)TiO2的熔剂能够使Mg-Mn牺牲阳极中的Fe和si的含量从0.015%和0.026%降低到0.004%和0.004%,电流效率和开路电位分别达到51.2%和-1.71VSCE,再增加TiO2的含量并不能降低阳极的Fe含量和Si含量,而以高纯镁为原料生产的Mg-Mn阳极,其Fe含量和Si含量分别为0.006%左右和0.005%左右;用含TiO2的熔剂处理普通纯镁后,直接生产Mg-Mn牺牲阳极的工艺是可行的,而以高纯镁为原料,加入Mn元素合金化并添加一定量的TiO2继续降低Fe含量,以提高阳极的电流效率的工艺是不可行的。 在Mg-Mn牺牲阳极中添加微量的Sr的试验结果表明:(1)Mg-Mn-Sr阳极的晶粒尺寸随着Sr含量的增加而减小,随着Mn含量的增加而增大,当Sr含量从0增加到0.30%时合金的晶粒尺寸由900μm减小到80μm,同时晶界析出的Mg17Sr2相的量也随之增多。(2)当Sr的加入量较少时,微量的Sr在晶界上生成少量的Mg17Sr2相(弱阴极相),能够阻碍阳极的晶间腐蚀,提高了阳极的电流效