电化学保护技术及其应用第三讲牺牲阳极

第21卷第5期2000年5月

腐蚀与防护

CORROSION&PROTECTION

Vol.21　No.5

May2000

专题讲座

电化学保护技术及其应用

第三讲　牺牲阳极

黄永昌

(上海交通大学　上海200030)

1　概　述

在第二讲中已就阴极保护的原理进行过讨论。从中得知,在作用着的腐蚀电池体系中,极,该电极的电位较负,是新电池的阳极,,依靠外。,因为随着电流的不断流动,阳极材料不断消耗掉。

作为牺牲阳极材料,金属或合金必须满足以下条件[1]:

(1)电位足够负,可供应充分的电子使被保护金属设备发生阴极极化。但是电位又不宜太负,以免在阴极区发生析氢反应,损伤被保护体表面有机涂层及石灰覆盖层,或引起被保护金属的氢脆。牺牲阳极的电位与保护电位之差称为驱动电位。一般说,在导电良好的介质(如海水)中,要求驱动电位在0.25V左右。

(2)阳极的极化率要小,电位及输出电流稳定。(3)理论发生电量要高,或者说阳极材料的电容量要大。电容量指单位重量阳极溶解时所产生的电量,用A h g表示,与电化学当量(g A h)成反比。

(4)必须有高的电流效率(锌阳极和铝阳极在海水中的电流效率都大于90%),即实际电容量与理论电容量的百分比要大。高电流效率表示阳极的自腐蚀电流小,金属溶解所产生的电量绝大部分用于阴极保护。

(5)溶解均匀,腐蚀产物松软易脱落,不粘附于阳极表面或形成高电阻硬壳。此外,腐蚀产物应无

毒,不污染环境。

(6,,制造工艺简单。,锌,它们基本性能列于表1。

表1　三种牺牲阳极材料的主要性能[1]

①

电量②牺牲阳极当量

材料g (A h)-1A h g-1

电位(vs.SCE)

V～-1.5

-1.05～-1.09

电流效率

%～50≥95

镁和镁合金锌和锌合金铝合金

0.4531.2250.337

2.210.822.97

-1.10～-1.18≥85～90

　注:①理论电化学当量②理论发生电量

2　牺牲阳极材料

2.1　镁和镁合金

镁和镁合金牺牲阳极的特点是密度小、电位负、

极化率低,单位重量发生电量大,是牺牲阳极的理想材料,但是它致命的不足是电流效率低,一般只有50%

左右。镁阳极的电位与钢铁的保护电位差高达0.6V以上,因此保护半径大,适用于电阻率较高的土壤和淡水中金属的保护。

镁和镁合金牺牲阳极有三大系列:高纯镁、Mg2

它们的成分和性能Mn合金和Mg2Al2Zn2Mn合金。

分别列于表2、3。

由表2可见,Fe、作Ni、Cu、Si是镁阳极的杂质。为牺牲阳极材料,对这些杂质要严格进行控制,否则将影响镁阳极的电化学性能。锰能提高镁的耐蚀性,还可以抑制杂质铁的有害作用。铝和锌的加入,除能抵消杂质铁的影响外,还可部分抵消杂质镍的作用。Mg2Al2Zn2Mn合金的电化学性能最好,电流效率达55%,表面溶解均匀。

表2　镁阳极的化学成分(%)[2]

阳极类别高纯MgMg2Mn222 232

Al<0.010<0.0105.3～6.7

Zn<0.010-2.5～3.5

Mn<0.030<0.50～1.300.15～.060

Mg>99.95

Fe<0.002<0.03<0.005

Ni<0.001<0.001<0.003

Cu<0.001<0.020<0.020

Si<0.010-<0.1

余量

余量

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