论文题目: 阴极保护用金属氧化物阳极研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 应用化学
作者: 许立坤
导师: 宋诗哲
关键词: 阴极保护,氧化物阳极,微观结构,电化学活性,阳极屏,循环伏安,电化学阻抗谱
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 针对大型海洋船舶阴极保护工程的需要,开展了金属氧化物阳极材料、大排流量辅助阳极组件的研究,并进行了实海模拟试验。该工作对阴极保护用辅助阳极的发展和应用、对我国大型船舶阴极保护技术水平的提高具有非常积极的意义。通过本研究工作,主要取得了如下的成果:系统地研究了铱钽氧化物阳极的微观组织结构及其在中性溶液中的表面电化学特征。了解成分和基体表面预处理对铱钽氧化物阳极形貌和精细结构的影响,揭示了铱钽氧化物阳极的微观结构和表面电化学特征之间的关系。结果表明:铱钽氧化物阳极的表面仍反映出钛基体浸蚀后的形貌特征,铱含量对阳极的微观结构有明显影响。铱钽氧化物阳极的表面状态受Ir(Ⅲ)/Ir(Ⅳ)氧化还原转变所控制。涂层中铱含量在50~70%时具有最高的电化学活性和最大的电化学活性表面积,这主要来自于氧化物涂层内表面的贡献。70% Ir含量的铱钽氧化物阳极具有最高的电化学稳定性和贵金属利用效率,这是因为一方面各组元之间的交互作用提高了耐蚀性,另一方面该成份的氧化物涂层不仅具有良好的电催化效应,而且具有最大的电化学活性表面积,使得真实电流密度大大降低。对铱钽金属氧化物阳极的失效过程进行了电化学监测,根据CV、EIS、SEM和EDX的分析结果,阐明了铱钽金属氧化物阳极的失效机理,并提出了进一步改进金属氧化物阳极性能的可能途径。研究了金属氧化物阳极在海水中的电化学性能,金属氧化物阳极比铂复合阳极、铅银合金等其它阳极材料具有更高的电化学活性和更低的消耗率,属于高性能辅助阳极材料。采用高性能的金属氧化物作阳极体,以环氧玻璃钢作阳极绝缘托架,研制出了大排流量阳极组件。实海模拟试验表明,所研制的大排流量阳极组件额定排流量大于100A,阳极托架和环氧腻子阳极屏涂层具有优异的耐电性能和耐海水、耐氯气腐蚀性能。确定了环氧阳极屏涂层的厚度对其耐阴极剥离性能的影响,获得了大排流量阳极组件周围阴极电位场的分布特征,分析了有关标准中阳极屏尺寸经验计算公式的适用性,为阳极屏涂层的实船设计涂装提供可靠的技术依据。
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 整体性阳极材料的性能特点
1.2.1 废钢铁、铝
1.2.2 石墨阳极
1.2.3 高硅铸铁阳极
1.2.4 磁性氧化铁阳极
1.2.5 铅银合金阳极
1.3 高性能复合阳极材料的性能特点
1.3.1 铂复合阳极
1.3.2 聚合物阳极
1.3.3 金属氧化物阳极
1.4 辅助阳极材料的选择和发展方向
1.5 本课题的研究目的和主要研究内容
第二章 金属氧化物阳极材料的制备与实验技术
2.1 金属氧化物阳极材料及制备方法
2.2 电化学性能研究方法
2.2.1 试样封装
2.2.2 开路电位测量
2.2.3 循环伏安测试
2.2.4 电化学阻抗谱测量
2.2.5 极化曲线测量
2.2.6 强化电解加速寿命试验
2.2.7 氧化物阳极消耗率测量
2.3 氧化物阳极微观结构分析方法
2.4 实海模拟试验方法
2.4.1 试验装置台架
2.4.2 试验环境和条件
2.4.3 试验方法
第三章 铱钽金属氧化物阳极的微观结构与表面电化学特征
3.1 引言
3.2 铱钽金属氧化物阳极的微观结构
3.2.1 铱钽金属氧化物阳极的表面形貌
3.2.2 铱钽氧化物阳极的表面成分分析
3.2.3 铱钽氧化物阳极的XRD 分析
3.2.4 铱钽氧化物阳极的TEM 分析
3.3 铱钽金属氧化物阳极的表面电化学特征
3.3.1 氧化物阳极的开路电位
3.3.2 铱钽氧化物阳极的循环伏安行为
3.3.3 铱钽氧化物阳极的电化学阻抗谱
3.3.4 金属氧化物阳极的极化行为
3.3.5 金属氧化物阳极的稳定性
3.4 本章小结
第四章 铱钽金属氧化物阳极的失效行为与机理
4.1 引言
4.2 铱钽氧化物阳极失效过程的电化学监测
4.2.1 槽压随电解时间的变化
4.2.2 循环伏安测量
4.2.3 电化学阻抗谱
4.3 铱钽氧化物阳极失效后的SEM 和EDX 分析
4.4 铱钽氧化物阳极的失效机理及性能改进的途径
4.5 本章小结
第五章 大排流量阳极组件研制及实海模拟试验研究
5.1 引言
5.2 阳极材料及其电化学性能
5.3 大排流量阳极结构优化设计与成型
5.3.1 设计原则
5.3.2 阳极体的设计
5.3.3 阳极托架材料及成型
5.3.4 大排流量阳极组件成型工艺
5.4 阳极屏涂层材料及其性能
5.4.1 阳极屏涂层材料及性能测试结果
5.4.2 涂层厚度对阳极屏涂层耐阴极剥离性能的影响
5.5 大排流量阳极组件的模拟试验研究
5.5.1 阳极输出特性和工作稳定性
5.5.2 阴极电位分布
5.5.3 试验结束后的检查
5.6 本章小结
第六章 全文总结
6.1 结论
6.2 创新点
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
发布时间: 2007-07-10
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