高潜力元素合金化显著提升了用于海洋高强度钢材防护的锌基阳极的电化学性能

《Advanced Engineering Materials》：High-Potential-Elements Alloying Driving Enhanced Electrochemical Performance of Zn-Based Anodes for Marine High-Strength-Steels Protection

氢脆缓解|海洋高强度钢|阴极保护阳极|Zn-Mn合金改性|电化学性能优化

　　

摘要

本研究旨在降低海洋高强度钢材在采用具有负工作电位的阴极保护阳极时所面临的氢脆风险。为此，选择了具有较高电化学势的合金元素（即镓Ga、锡Sn、锑Sb和铅Pb），并将其掺入Zn–Mn合金中以提高其整体工作电位。这些元素加入Zn基体后，会形成次级相，其电位比Zn基体高190–280 mV。随着Zn阳极工作电位的增加，这些次级相与基体之间的电位差呈单调递增趋势。此外，Sn、Sb和Pb的掺入会导致Zn合金的电流效率降低，降至95.5%以下。这种效率下降主要是由于次级相的体积较大且形态粗糙，以及元素分布不均匀所致。相比之下，加入Ga可以细化次级相，从而有效防止元素严重偏聚。因此，Zn–Mn–Ga合金表现出更优异的性能，电流效率超过98%，工作电位范围为-0.93至-0.82 V，完全满足高强度钢材的阴极保护要求。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。