化工企业中的许多金属设备表面不断与大气中的氧气、水蒸气、酸雾以及酸碱盐等物质接触而发生反应,使金属产生腐蚀:当一种金属与另一种比它不活泼的金属在一起,并与电解质溶液接触时(潮湿空气中的氧气、水蒸气、酸雾起着电解质溶液作用),就形成了原电池,这时活泼金属为阳极,不活泼金属为阴极,阳极上进行氧化反应,因此,较活泼金属遭受腐蚀。化工企业中的设备大多数是由碳素钢制作而成,碳素钢中含有石墨、Fe3 C等不活泼物质,在潮湿空气中钢铁表面形成无数微电池,此时铁为阳极,不活泼杂质为阴极,因此遭受腐蚀。
铝是自钝化作用很强的金属,阳极活性差,且易发生孔蚀,故纯铝不能做牺牲阳极。在铝基中添加锌、锡、汞、硅等元素,使铝合金活化,不形成致密的氧化铝。研究表明,在铝中单独添加锌、镉、镁、钡,可以降低铝的电位;单独添加汞、锡、铟、镓等元素,则铝的电位降低更显著,但单独添加某种元素并不能改善铝阳极的电流效率一般需要添加两种或两种以上的合金元素,才能全面改善铝阳极的性能。以下是几种常见的应用在化工防腐的铝合金。
1)Al-Zn-Hg系合金。美国于20世纪60年代首先研制成功这种阳极,这种阳极具有较好的电化学性能,但汞具有毒性,所以含汞的铝基阳极逐渐被淘汰。
2)Al-Zn-In系合金。铟含量一般为0.01%~0.05%(质量分数),可改善Al的活性。这类阳极从Al-Zn-In三元合金开始就具有实用价值。为了改善铝阳极性能,在三元合金基础上还可以加入镉、锡、硅、镁等元素,组成四元、五元合金。
3)Al-Zn-Mg系合金。苏联研制过含10%Zn(质量分数)、含10%Mg(质量分数)的铝基阳极,工作电位-0.871~-0.951V(SCE),电流效率65%~77.5%。英国研制含铟的Al-Zn-Mg合金BA780也是很好的阳极材料。
此外,对铝阳极的影响因素还有杂质和PH值等。(www.xing528.com)
目前,世界各国每年使用牺牲阳极总重量已达几十万吨,其中铝阳极的用量已超过一半,并仍在继续增长。这为铝合金产品在化工行业中的应用开辟了一个新的空间。图8-7是两种常用的铝合金阳极。
图8-7 铝合金阳极
a)海水冷却系统用铝合金阳极 b)埋地管线用铝合金阳极
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