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金属腐蚀可以显著影响工业设备的正常运转,尤其是对处在特殊环境如海洋中的工业设备,在这些环境中虽然使用大量的不锈钢材料进行防腐蚀,但腐蚀仍然不断发生,因此研究易腐蚀环境中金属的防护措施具有重要的意义。牺牲阳极法是一种广泛应用的金属部件防腐蚀方法,铁基牺牲阳极与不锈钢之间有合适的电位差,且电流效率高,是一种应用前景广泛的牺牲阳极材料。本文通过循环伏安曲线、极化曲线和恒电流极化法研究了20CrMn、20CrMo、20CrMnTi和40CrMo几种铁基牺牲阳极的极化性能;通过对牺牲阳极溶解过程的观察,分析了牺牲阳极的溶解机理;利用恒电流法和自放电法研究了铁基牺牲阳极对310S和F166不锈钢的阴极保护效果。主要结论如下:开路电位测试结果表明20CrMnTi牺牲阳极的开路电位稳定;循环伏安和阳极极化测试结果表明在相同的极化电位下,20CrMnTi牺牲阳极的电流密度最低;恒电流极化法实验结果表明在电流的极化作用下,20CrMnTi牺牲阳极的工作电位最负、极化电阻最大。20CrMnTi牺牲阳极的极化率最低,理论上具有最优良的牺牲阳极性能。通过观察恒电流极化实验中牺牲阳极在不同时间的溶解形貌发现溶液中溶解的氧离子首先在富Cr区域与基体反应,生成环状的铬铁羟基氧化物。随着腐蚀过程的进行,逐渐形成局域性的腐蚀产物。局域性腐蚀产物又逐渐覆盖基底表面,形成均匀致密的腐蚀产物层。随着腐蚀程度的继续加深,腐蚀产物部分脱落,暴露出新的基底,腐蚀过程被加速,如此往复进行。最终在牺牲阳极表面形成独立的块状腐蚀产物。在310S不锈钢的阴极保护实验中,四种铁基牺牲阳极的工作电流处于较高的状态,不存在钝化现象。恒电流实验和自放电实验表明20CrMnTi牺牲阳极的工作电位稳定性最好,表面的腐蚀产物均匀且致密,且电流效率高于90%,表现出优良的牺牲阳极特性。与未施加阴极保护相比,铁基牺牲阳极保护的310S不锈钢表面蚀坑数量和氧化物含量明显降低。由于牺牲阳极与F166不锈钢之间的电位差低于300mV,牺牲阳极保护下对F166不锈钢的阴极保护效果不明显。