海水介质中阴极保护用涂层康新婷,鞠鹤,武宏让(西北有色金属研究院,陕西西安710016)[摘要]为了提高钛阳极在阴极保护中应用的可靠性和使用寿命,用热分解方法制备了复合金属氧化物(MMO)涂层钛阳极,研究了阳极寿命与基材表面处理、涂敷量、温度、电流密度及涂层损耗率之间的关系。结果表明:基材喷砂增强了钛基体与涂层的结合力,增加涂敷量能够提高阳极寿命,而提高温度和电流密度对阳极寿命有不利影响,阳极涂层损耗率几乎为0。所研制的RuIrTiSnCo涂层钛阳极具有良好的电化学稳定性和较长的寿命,强化寿命达到96h,约为次氯酸钠发生器标准的5倍,是海水介质外加电流阴极保护中比较理想的辅助阳极。[关键词]涂层钛阳极;辅助阳极;阴极保护;制备;性能;海水介质[]1001-1560(2006)06-0055-04[]TG174.41[文献标识码]B[12～15]0前言特点,在外加电流阴极保护中最具发展前景。本试验用热分解方法制备了MMO涂层钛阳极,研究了阳极寿命与基材表面处理、涂敷量、温度、电流密度及涂层损耗率之间的关系。海水中的氯离子含量较高,是一种腐蚀性较强的电解质,大多数金属在海水中的腐蚀速度都比较大,船舶、潜艇、石油平台、海水冷却系统和港口设施等结构件都会产生严重的腐蚀。阴极保护是防止海水介质中金属腐蚀的一种经济而有效的措施[1～4]。为了减少海水环境中大型设施维护、维修的次数和费用,常采用保护寿命较长(15a以上[5])的外加电流阴极保护法。外加电流阴极保护系统由恒电位仪、辅助阳极、参比电极组成,其中辅助阳极是关键部件之一,其寿命决定着外加电流阴极保护系统的工作寿命。通常使用的辅助阳极有碳钢、石墨高硅铸铁、铅银合金、铅银嵌铂丝、镀铂钛、镀铂钽及铂钯合金等[6],目前海水介质中应用较多的是钌钛阳极、镀铂钛阳极和铂铌阳极[7～11]。MixedMetalOxide(MMO)涂层钛阳极也称DSA(Dimen2sionStableAnode)阳极,是采用传统的热分解方法在钛基体表面涂敷贵金属氧化物、涂层而制成的具有高催化活性的辅助阳极,具有新型、高效、稳定的1试验1.1MMO涂层钛阳极的制备采用传统的热分解方法制备氧化物涂层。将工业纯钛TA1经金属清洗剂清洗、除油后,放入10%～15%的草酸溶液中进行表面刻蚀3h,水洗后晾干。将氯化钌、氯铱酸、钛酸四丁酯、氯化锡氯化钴等金属原料按照Ru:Ir:Ti:Sn:Co=x:(30-x):(70-y-z):y:z(x≤30,y≤10,z≤10)(质量比)配制成正丁醇溶液,均匀地涂刷在钛基体上,在红外灯下烘干,置于马弗炉内450℃下热分解10min,取出冷却,然后重复刷涂至需要的厚度,最后进行1h的氧化处理,即获得RuIrTiSnCo氧化物涂层钛阳极。1.2MMO涂层钛阳极的性能测试1.2.1强化寿命MMO涂层钛阳极的实际使用时间长达几年到[收稿日期]2005122655实用技术海水介质中阴极保护用涂层钛阳极的制备及其性能研究几十年,为了在实验室条件下快速检验涂层钛阳极的性能,常根据涂层钛阳极的强化寿命来进行判断但是海水介质阴极保护中涂层钛阳极强化寿命的测试方法国内外没有统一的评判标准,故本研究拟参照次氯酸钠发生器GB12176-90标准进行测试。测试条件:电解液为0.5mol/LH2SO4(GBW———单位面积阳极涂层质量,mgJ———阳极电流密度,A/dm2V———阳极年损耗率,mg/(A·a)表1GB/T7388-1999标准模拟海水成分g/LMgCl2Na2SO4CaCl2NaHCO3H3BO3SrCl2NaClKClKBrNaF24.5305.2004.0901.1600.6950.2010.1010.0270.0250.003625),电解液温度为常温,阳极电流密度为A/m2。200002结果与讨论阳极电位或槽电压高出初始值4V即判断阳极失效。失效前的阳极极化时间即为涂层钛阳极强化寿命。图1为海水介质中涂层钛阳极强化寿命的测试装置,阳极为测试试样,阴极为2.5mm×200.0mm的纯钛片,极间距为20mm,参比电极为饱和甘汞电极。2.1阳极性能比较海水是一种氯离子含量较高的复杂介质,阳极在海水中发生析氯反应的同时伴随着析氧反应,因此在氯碱工业中应用良好的钌钛阳极在海水介质中性能却很差。研究发现,在涂层中添加铱能大大提高钌钛涂层钛阳极在海水中的电化学性能和使用寿命,因此选用RuIrTi作为阳极涂层的主要元素,并添加少量非贵金属元素制备成海水介质中外加电流阴极保护系统中应用的RuIrTiSnCo涂层钛阳极。将RuIrTiSnCo、RuIrTiMn、RuIrTiSn涂层钛阳极分别进行...