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海水中阴极保护用镀铂钛阳极

镀铂钛阳极是海水阴极保护中广泛使用的辅助阳极。镀铂钛阳极具有良好的放氯性能,尺寸可变,重量轻,适合海洋中使用。在二亚硝基二氨铂为主盐的酸性镀液中制备了Pt Ti阳极,测试了Pt Ti阳极在人造海水中的电化学性能。研制的Pt Ti电极表面光亮,镀层和基体结合牢固,镀层厚度可达5~10μm,在人造海水中的电化学性能稳定,损耗率为6.0225mg A.a。

阴极保护是依靠外加直流电流或牺牲阳极使被保护的金属成为阴极,从而减轻或消除金属的腐蚀。海水是一种溶有多种盐类的复杂溶液,因此,电极反应十分复杂,有阳极反应、阴极反应和溶液中反应。

阳极反应:2Cl-※Cl2+2e

阴极反应:2H2O+2e※H2←+2OH-溶液中反应:Cl2+H2O※HClO+Cl-+H+HClO※H++ClO-

另外,在阳极上还存在析氧反应和Mn等离子的氧化还原反应,而且反应生成的氯气和水又生成次氯酸和盐酸,导致阳极表面酸度升高,加速了阳极的失效过程,这就是普通电极在海水中作阳极寿命短的原因。宝鸡申奥公司铂电极电化学性能稳定,是一种理想的不溶性电极,几乎可以使用于任何环境,但由于其价格较贵不宜推广使用。钛质轻、比强度高、耐腐蚀,是一种阀性金属。

在一定电位下,钛表面发生阳极钝化,可形成一层氧化膜,该氧化膜具有阀门作用,即在阳极状态下不导电,而在阴极状态下可以导电。选用钛作为基体,在其上电镀铂,制成铂钛电极,即使阳极表面有孔,在孔处也不会发生腐蚀,因为当它作为阳极通电时,孔下的基体将自动的将其身的氧化膜随机填充。宝鸡申奥公司镀铂钛电极制作方便,镀层厚度可控,尺寸可变,重量轻,放氯电位低,适合在海水中使用。

人造海水的化学成分

化合物NaClMgCl2Na2SO4CaCl2KClNaHCO3KBrH3BO3SrCl2NaF

浓度/(g·L-1)24.535.24.091.160.6950.2010.1010.0270.0250.003

测试采用三电极体系进行测定。饱和甘汞电极为参比电极,铂片作为辅助电极,研究电极为镀铂钛电极,温度为室温。可以看出,在较小的电流密度下,镀铂钛电极电位增加较快,电流密度增大时,电位增加变小,并趋于平缓。这说明,当电极需要输出较高的电流密度时,阳极本身的电位降也不高,电能消耗不大。

镀铂钛电极损耗率及镀层结合力测试

在人造海水中做大电流强化寿命测试,同时测定3个样,测试条件:介质:人造海水;电流密度:10000A m2;阳极:镀铂钛电极(镀层厚5μm);阴极:纯钛片;温度:室温,在上述条件下测定镀铂钛电极的强化寿命。电极电压由开始的8.5V上升至15V时,电压出现大的跳动,判定电极失效,电极强化寿命为15600h。据此推算铂的消耗率为6.0225mg A.a,这和文献报导的铂在海水中的损耗率6mg A.a大致相当。失效的电极表面几乎无铂。在测试过程中没有发现镀铂层有脱落现象,铂的损耗宏观上看为均匀的减薄,这说明镀层和基体的结合是牢固的。为了进一步检测镀层和基体结合情况,将镀铂钛电极在1:1HCl中煮沸10h,取出,水洗、吹干,观察铂层无脱落、掉皮现象,这说明铂镀层和基体钛的结合是牢固的。

1)镀铂液选用二亚硝基二氨铂为主盐的酸性镀液,在此镀液中制备的Pt Ti阳极,铂镀层致密光亮,镀层和基体结合牢固,镀层厚度可达5μm以上。

2)Pt Ti阳极在人造海水中的电化学性能稳定,通过强化寿命测定的铂损耗率为6.0225mg A.a。

3)镀铂钛电极制作方便,镀层厚度可控,尺寸可变,重量轻,适合在海水中使用