一种镁合金牺牲阳极电流效率快速检测装置和方法制造方法及图纸

技术编号:15083719 阅读:157 留言:0更新日期:2017-04-07 14:23
本发明专利技术涉及一种镁合金牺牲阳极电流效率快速检测装置和方法,属于金属材料腐蚀测试技术领域。该装置包括稳压电源、1号电量计、试验电池、2号电量计、可调电阻和电流表,串联组成试验回路,试验电池包括作为阳极的预称重镁合金牺牲阳极试棒、作为阴极的钢制坩埚容器和电解液。在试验周期内,对串联联接的试验电池通直流电流,测量流经电池的总安培小时,对试棒清洗、称重,并计算试棒损失每单位质量获得的安培小时和对应的电流效率。本发明专利技术方法准确性比较高,并与ASTM G972000测试方法结果相近或一致,可以快速判断该材料是否可以用于进一步加工或者能够作为合格产品出厂,缩短工期,提高生产效率,对实际生产具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种镁合金牺牲阳极电流效率快速检测装置和方法,属于金属材料腐蚀测试

技术介绍
热水器中的钢材需要阴极保护,目前采用的主要是挤压镁阳极和挤压铝阳极来进行阴极保护。镁阳极铸锭和铝阳极铸锭的电流效率直接决定着挤压镁阳极和挤压铝阳极的电流效率。因此,为确保挤压镁阳极和挤压铝阳极电流效率的合格,需要先对镁阳极铸锭或铝阳极铸锭的电流效率进行测试。电流效率测试的基本方法是,在给定的溶液介质中,碳钢罐或不锈钢罐做阴极,待测试的阳极棒做阳极,并有外加电源组成回路。回路中通稳定的电流密度,以铜电量计计量有效电量,通过阳极棒的失重来计算阳极的电流效率。测试阳极电流效率的标准方法有:ASTMG972000、SY/T0095-2000、GB/T17731-2004、GB/T17848-1999等。其中ASTMG972000、SY/T0095-2000、GB/T17731-2004试验方法均以模拟土壤液(饱和硫酸钙和氢氧化镁溶液)为介质,保持阳极电流密度为0.039mA/cm2,来测量牺牲阳极的电流效率,测试周期是14天。这种方法测试周期长,难以及时反映阳极铸锭的电流效率,严重抑制挤压镁阳极和挤压铝阳极生产效率的提高。GB/T17848-1999试验方法中对镁阳极电流效率的测试是以Mg(OH)2饱和的人工海水为介质来进行,有两种方法,一种是保持电流密度为1mA/cm2进行10天的测试,这个方法也是很慢;第二种方法是通过调整阳极电流密度大小来缩短周期,所用时间是4天,第一天到第四天的电流密度依次是1.5mA/cm2、0.40mA/cm2、4.0mA/cm2、1.5mA/cm2,这种方法相对其他方法比ASTMG972000、SY/T0095-2000、GB/T17731-2004周期短,有利于生产效率的提高,但测试结果与ASTMG972000、SY/T0095-2000、GB/T17731-2004的结果经常不一致。特别是镁合金牺牲阳极,具有较高的化学活性,表面难以形成有效的保护膜,在水介质中镁的自腐蚀也很强烈,在Mg(OH)2饱和人工海水中和模拟土壤液(饱和硫酸钙和氢氧化镁溶液)中腐蚀行为差异很大,因此GB/T17848-1999对镁合金牺牲阳极的电流效率测得的结果与ASTMG972000、SY/T0095-2000,GB/T17731-2004的测试结果差异更是突出,并且没有规律可循。由于镁合金自身的特点,海水介质对镁合金来说是非常苛刻的,GB/T17848-1999对用于高电阻介质中的镁合金来说是非常不适用的。通过对镁合金阳极在模拟土壤液(饱和硫酸钙和氢氧化镁溶液)中(按照ASTMG972000、SY/T0095-2000,GB/T17731-2004方法执行)14天腐蚀行为的研究,发现:在模拟土壤液中从第一天到第14天,镁合金阳极电流效率数值的变化是从低到高逐渐增加;第6天,电流效率数值达到稳定,即第6天至第14天的时候,电流效率比较恒定;镁阳极第一天电流效率高,则第14天的电流效率也比较高;镁阳极第一天电流效率低,镁阳极14天电流效率低。镁合金牺牲阳极在电流效率测试的14天之所以有这样的腐蚀行为,实际上是镁合金自身特点所决定。与铝合金相比,镁和镁合金自身具有较高的化学活性,表面难以形成有效的保护膜,其自腐蚀也很强烈。镁合金阳极的组织结构直接决定了镁合金牺牲阳极在水介质中其电化学腐蚀与镁合金自身的化学腐蚀、电化学腐蚀和自身晶粒脱落腐蚀(自身晶粒脱落腐蚀是指因为发生了自身的化学腐蚀或者电化学腐蚀而导致晶界松动,晶粒脱落。自身晶粒的脱落并不对被保护的阴极提供有效的保护电子,因而也是降低镁合金牺牲阳极电流效率的主要因素)所占比例。由于保护阴极而发生的电化学腐蚀在镁合金中的整体腐蚀中占的比例大,则对被保护的阴极提供的有效保护电子相对就多,镁合金阳极的电流效率就会高;镁合金自身的化学腐蚀、电化学腐蚀和自身晶粒脱落腐蚀总和占镁合金牺牲阳极整体腐蚀中比例高,则镁合金阳极的电流效率就会低。镁合金牺牲阳极在常规方法(指ASTMG972000、SY/T0095-2000、GB/T17731-2004方法)中的14天电流效率测试期间,初始阶段主要在于镁阳极材料的表面,而镁合金自身表面的氧化膜很难对基体起到保护作用,所以初期腐蚀行为就反映了材料的组织特点。但随着浸泡时间的延长,在试件表面的附着堆积的腐蚀产物膜对材料本身起到保护作用,所以时间越长,得到的电流效率也就越高。所以短期的电流效率测试就可以反映出材料的优劣。组织结构耐腐蚀,初始电流效率也就越高,并且腐蚀产物膜层会相对致密,对基体保护作用也就越好,最终14天的效率也就越高,并且和第一天电流效率数值的差值也越高。组织结构耐蚀性差,初期的电流效率数值也越差,因为腐蚀速率快,腐蚀产物膜也相对疏松,对样棒后期的保护作用也很弱,随时间的增加,虽然电流效率的数值是增加的,但增加的幅度很小。甚至耐蚀性能差的组织结构会表现出腐蚀膜层对样棒毫无保护作用的现象,即第一天测试的电流效率和第14天测试的电流效率数值是一致的。事实上,作为厂家,相比较电流效率的具体数值来说,更关心产品的电流效率是否属于合格范围(一般对于挤压镁合金牺牲阳极棒,客户认为按照ASTMG972000执行,电流效率高于50%就认为是合格产品)。通过该方法能够评判产品是否合格,准确性比较高,并与ASTMG972000测试方法结果相近或一致(两种方法的测试结果相差1%),可以快速判断该材料是否可以用于进一步加工(如挤压)或者能够作为合格产品出厂,进而缩短工期,提高生产效率,对实际生产具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种镁合金牺牲阳极电流效率短周期测试装置及方法,以便快速得到牺牲阳极是否合格的结论。对镁合金上述的腐蚀行为的研究说明,短期快速测试镁合金牺牲阳极电流效率是有可能性的。本专利技术通过适当的增加腐蚀介质的苛刻性(但远比海水的苛刻性低),适当的提高电流密度(但比GB/T17848-1999试验方法中1mA/cm2低)就可实现快速有效的检测用于高电阻介质中镁合金牺牲阳极的电流效率。本专利技术的镁合金牺牲阳极电流效率快速检测装置,包括稳压电源、1号电量计、试验电池、2号电量计、可调电阻和电流表等,依次串联组成试验回路,所述的试验电池包括作为阳极的预称重镁合金牺牲阳极试棒、作为阴极的钢制坩埚容器和电解液等。所述的预称重镁合金牺牲阳极试棒直径为12mm~20mm。所述的电解液由5.0g硫酸钙(CaSO4·2H2O)、0.1g氢氧化镁(Mg(OH)2)、0~3.0g氯化钠和1000mL去离子水配制而成。本专利技术的镁合金牺牲阳极电流效率快速检测方法,包括如下步骤:采用由稳压电源、1号电量计、试验电池、2号电量计、可调电阻和电流表等,依次串联组成试验回路,所述的试验电池包括作为阳极的预称重镁合金牺牲阳极试棒、作为阴极的钢制坩埚容器和电解液等;在试验周期内,对串联联接的试验电池通直流电流,测量流经电池的总安培小时(Ah),试验结束后,对每个镁合金牺牲阳极试棒清洗、称重,并计算试棒损失每单位质量获得的安培小时和对应的电流效率。在上述方法中,所述本文档来自技高网
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一种镁合金牺牲阳极电流效率快速检测装置和方法

【技术保护点】
一种镁合金牺牲阳极电流效率快速检测装置,其特征在于:该装置包括稳压电源、1号电量计、试验电池、2号电量计、可调电阻和电流表,依次串联组成试验回路,所述的试验电池包括作为阳极的预称重镁合金牺牲阳极试棒、作为阴极的钢制坩埚容器和电解液。

【技术特征摘要】
2014.12.29 CN 20141083462431.一种镁合金牺牲阳极电流效率快速检测装置,其特征在于:该装置包括稳压电源、1号电量计、试验电池、2号电量计、可调电阻和电流表,依次串联组成试验回路,所述的试验电池包括作为阳极的预称重镁合金牺牲阳极试棒、作为阴极的钢制坩埚容器和电解液。2.根据权利要求1所述的镁合金牺牲阳极电流效率快速检测装置,其特征在于:所述的预称重镁合金牺牲阳极试棒直径为12mm~20mm。3.根据权利要求1所述的镁合金牺牲阳极电流效率快速检测装置,其特征在于:所述的电解液由5.0g硫酸钙、0.1g氢氧化镁、0~3.0g氯化钠和1000mL去离子水配制而成。4.一种镁合金牺牲阳极电流效率快速检测方法,包括如下步骤:采用由稳压电源、1号电量计、试验电池、2号电量计、可调电阻和电流表串联组成的试验回路,所述的试验电池包括作为阳极的预称重镁合金牺牲阳极试棒、作为阴极的钢制坩埚容器和电解液;在试验周期内,对串联联接的试验电池通直流电流,测量流经电池的总安培小时,试验结束后,对镁合金牺牲阳极试棒清洗、称重,并计算试棒损失每单位质量获得的安培小时和对应的电流效率。5.根据权利要求4所述的镁合金牺牲阳极电流效率快速检测方法,其特征在于:所述的预称重镁合金...

【专利技术属性】
技术研发人员:侯德龙韩莉
申请(专利权)人:厦门火炬特种金属材料有限公司
类型:发明
国别省市:福建;35

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