鍍鉑鈦陽極是海水陰極保護中廣泛使用的輔助陽極。鍍鉑鈦陽極具有良好的放氯性能,尺寸可變,重量輕,適合海洋中使用。在二亞硝基二氨鉑為主鹽的酸性鍍液中制備了Pt Ti陽極,測試了Pt Ti陽極在人造海水中的電化學(xué)性能。研制的Pt Ti電極表面光亮,鍍層和基體結(jié)合牢固,鍍層厚度可達5～10μm,在人造海水中的電化學(xué)性能穩(wěn)定,損耗率為6.0225mg A.a。

陰極保護是依靠外加直流電流或犧牲陽極使被保護的金屬成為陰極,從而減輕或消除金屬的腐蝕。海水是一種溶有多種鹽類的復(fù)雜溶液,因此,電極反應(yīng)十分復(fù)雜,有陽極反應(yīng)、陰極反應(yīng)和溶液中反應(yīng)。

陽極反應(yīng):2Cl-※Cl2+2e

陰極反應(yīng):2H2O+2e※H2←+2OH-溶液中反應(yīng):Cl2+H2O※HClO+Cl-+H+HClO※H++ClO-

另外,在陽極上還存在析氧反應(yīng)和Mn等離子的氧化還原反應(yīng),而且反應(yīng)生成的氯氣和水又生成次氯酸和鹽酸,導(dǎo)致陽極表面酸度升高,加速了陽極的失效過程,這就是普通電極在海水中作陽極壽命短的原因。寶雞申奧公司鉑電極電化學(xué)性能穩(wěn)定,是一種理想的不溶性電極,幾乎可以使用于任何環(huán)境,但由于其價格較貴不宜推廣使用。鈦質(zhì)輕、比強度高、耐腐蝕,是一種閥性金屬。

在一定電位下,鈦表面發(fā)生陽極鈍化,可形成一層氧化膜,該氧化膜具有閥門作用,即在陽極狀態(tài)下不導(dǎo)電,而在陰極狀態(tài)下可以導(dǎo)電。選用鈦作為基體,在其上電鍍鉑,制成鉑鈦電極,即使陽極表面有孔,在孔處也不會發(fā)生腐蝕,因為當(dāng)它作為陽極通電時,孔下的基體將自動的將其身的氧化膜隨機填充。寶雞申奧公司鍍鉑鈦電極制作方便,鍍層厚度可控,尺寸可變,重量輕,放氯電位低,適合在海水中使用。

人造海水的化學(xué)成分

化合物NaClMgCl2Na2SO4CaCl2KClNaHCO3KBrH3BO3SrCl2NaF

濃度/(g·L-1)24.535.24.091.160.6950.2010.1010.0270.0250.003

測試采用三電極體系進行測定。飽和甘汞電極為參比電極,鉑片作為輔助電極,研究電極為鍍鉑鈦電極,溫度為室溫?？梢钥闯?在較小的電流密度下,鍍鉑鈦電極電位增加較快,電流密度增大時,電位增加變小,并趨于平緩。這說明,當(dāng)電極需要輸出較高的電流密度時,陽極本身的電位降也不高,電能消耗不大。

鍍鉑鈦電極損耗率及鍍層結(jié)合力測試

在人造海水中做大電流強化壽命測試,同時測定3個樣,測試條件:介質(zhì):人造海水;電流密度:10000A m2;陽極:鍍鉑鈦電極(鍍層厚5μm);陰極:純鈦片;溫度:室溫,在上述條件下測定鍍鉑鈦電極的強化壽命。電極電壓由開始的8.5V上升至15V時,電壓出現(xiàn)大的跳動,判定電極失效,電極強化壽命為15600h。據(jù)此推算鉑的消耗率為6.0225mg A.a,這和文獻報導(dǎo)的鉑在海水中的損耗率6mg A.a大致相當(dāng)。失效的電極表面幾乎無鉑。在測試過程中沒有發(fā)現(xiàn)鍍鉑層有脫落現(xiàn)象,鉑的損耗宏觀上看為均勻的減薄,這說明鍍層和基體的結(jié)合是牢固的。為了進一步檢測鍍層和基體結(jié)合情況,將鍍鉑鈦電極在1:1HCl中煮沸10h,取出,水洗、吹干,觀察鉑層無脫落、掉皮現(xiàn)象,這說明鉑鍍層和基體鈦的結(jié)合是牢固的。

1)鍍鉑液選用二亞硝基二氨鉑為主鹽的酸性鍍液,在此鍍液中制備的Pt Ti陽極,鉑鍍層致密光亮,鍍層和基體結(jié)合牢固,鍍層厚度可達5μm以上。

2)Pt Ti陽極在人造海水中的電化學(xué)性能穩(wěn)定,通過強化壽命測定的鉑損耗率為6.0225mg A.a。

3)鍍鉑鈦電極制作方便,鍍層厚度可控,尺寸可變,重量輕,適合在海水中使用