鎂合金犧牲陽極是一種基于電化學腐蝕原理的防腐蝕技術,通過自身優先腐蝕(犧牲)來保護其他金屬結構(如鋼鐵)免受腐蝕,廣泛應用于地下管道、海洋工程、儲罐等領域。
一、基本原理
犧牲陽極的核心是原電池效應:
· 鎂合金的電極電位更負(標準電極電位約為 - 2.37V),比鋼鐵(約 - 0.44V)更活潑。
· 當鎂合金與被保護金屬(如鋼鐵)在電解質環境(土壤、海水等)中連接時,形成閉合回路,鎂合金作為陽極發生氧化反應(被腐蝕),釋放電子;被保護金屬作為陰極,接受電子而避免腐蝕。
簡單來說,鎂合金 “主動” 腐蝕,為被保護金屬 “擋槍”,從而延長其使用壽命。
二、鎂合金犧牲陽極的特性
高驅動電壓
鎂合金與鋼鐵的電位差大(約 1.5-2.0V),能在高電阻環境(如干燥土壤)中提供足夠電流,適合對保護電位要求較高的場景。
犧牲效率
· 理論電容量約為 2200Ah/kg,但實際應用中因腐蝕產物(如氫氧化鎂)可能附著在表面,效率通常為 50%-70%。
· 腐蝕速度受環境影響:溫度升高、鹽分增加(如海水)會加速腐蝕,縮短使用壽命。
物理性能
· 密度小(約 1.7-1.8g/cm³),重量輕,便于運輸和安裝。
· 韌性較低,易加工成棒狀、塊狀、帶狀等多種形狀,適應不同場景。
三、主要類型及成分
鎂合金犧牲陽極的性能與其成分密切相關,常見類型包括:
· 純鎂陽極:純度≥99.5%,驅動電壓高,但腐蝕效率低,適用于低電阻土壤。
· Mg-Mn 合金:含 1%-2% 錳,改善了耐蝕性和電流效率,適用于淡水、土壤環境。
· Mg-Al-Zn 合金(如 AZ63):含鋁、鋅,提高了機械強度和電流效率,常用于海水等高導電環境。
不同成分的陽極在電流輸出、壽命和適用環境上有差異,需根據具體場景選擇。
四、應用領域
1. 地下設施:埋地輸油 / 輸氣管道、電纜、儲罐等,通過陽極與管道連接,防止土壤腐蝕。
2. 海洋工程:船舶 hull、碼頭鋼樁、海底管道,利用海水作為電解質形成保護回路。
3. 淡水設施:水庫閘門、橋梁樁基,在淡水環境中減緩電化學腐蝕。
4. 臨時保護:設備運輸或存儲期間,短期防止銹蝕。
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