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镁合金阳极的析氢、效率与电偶腐蚀放大效应

2021-12-21黄居峰宋光铃

材料工程 2021年12期
关键词:效率

黄居峰,宋光铃,2,3

(1 厦门大学 材料学院 海洋材料腐蚀防护研究中心,福建 厦门 361005;2 厦门大学 固体表面物理化学国家重点实验室,福建 厦门 361005;3 昆士兰大学 机械和采矿学院,澳大利亚 布里斯班 4072)

镁合金具有优异的力学性能和化学性质,作为结构材料、生物材料以及电池材料得到广泛研究。由于镁的平衡电位很负(-2.37 VvsSHE),实际工程应用中当与其他工程金属耦接时镁合金都将作为电偶阳极发生腐蚀。据此,镁合金也可以作为牺牲阳极保护其他工程金属的正常服役[1-2]。除此之外,镁合金还可以作为镁空气电池的阳极材料[3-4],通过调控镁合金的成分和结构来提高镁合金的阳极效率和放电性能。可见,不管是作为工程结构金属,还是像牺牲阳极和电池电极那样的功能材料,深入理解镁合金的阳极溶解反应是保证其实际有效应用的基础。

镁合金的电偶腐蚀不同于它的自然腐蚀,由于镁合金的自腐蚀电位受高纯化与合金化影响较小,高纯化和合金化的方式很难改变镁合金被耦接金属加速溶解的电偶阳极过程,因此通过提高耐自腐蚀的方法很难有效抑制镁合金的电偶腐蚀。而实际工程应用中镁合金无法避免与其他金属接触,因此镁合金的电偶腐蚀才是镁合金工程应用的真正瓶颈。

在电偶腐蚀中,镁合金阳极溶解的本质是镁合金被耦合阴极相阳极极化而加速溶解的问题,阳极化的镁合金会产生负差数效应。镁合金的负差数效应是指阳极化的镁合金实际溶解速率“异常”地高于法拉第计算值,并伴随着析氢速率随着阳极电位或电流的增大而增大的“反常现象”[5-6]。……

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