犧牲陽極材料的作用

犧牲陽極陰極保護技術因其簡單、經濟、有效、對環境電污染小、不干擾相鄰金屬設施等優點和獨特的功能而得到廣泛應用。與外加電流陰極保護技術相比，犧牲陽極保護還具有一些獨特的功能。可起到抗干擾、防腐的作用，也可用於引流電流、防雷、防靜電接地。因此，犧牲陽極和外加電流陰極保護技術也受到了工業部門的重視，其技術發展也越來越完善，並作爲商品技術在世界各國得到廣泛應用。因此，爲了實現犧牲陽極陰極保護，世界各國每年需要消耗數萬噸的犧牲陽極材料，其中大部分是中國生產的。 近年來，犧牲陽極法陰極保護技術在我國也得到了推廣發展和普遍應用。各種犧牲陽極材料的研究成果豐碩，一些鎂和鎂合金陽極、鋅和鋅合金陽極以及鋁合金陽極也已經通過了國家技術鑑定，它們的生產和技術要求也已經逐步實現標準化和系列化。 純鋁是不能作爲犧牲陽極材料的，因爲它很容易鈍化。製造犧牲陽極時，要使用含有活化合金元素的鋁合金，這些活化成分能夠阻止表面膜的形成。這些鋁合金通常含有8%的鋅或者5%的鎂。此外，還加入鎘、鎵、汞、鉈等金屬作爲晶格擴張劑，它們使陽極長期保持活性。這樣的活化作用自然也會促進陽極的自腐蝕。爲了優化電流發生量，可以加入錳、硅、鈦等晶格收縮劑。 用作陽極的各種鋁合金有着非常不同的特性。這三種金屬對鋁陽極特別重要。所有這些合金都含有百分之幾的鋅、汞、錫和鎘作爲活化劑。含汞的鋁陽極電流發生量很高，但卻很少採用，因爲汞鹽毒性很強。以鋅和銦作爲活化劑的鋁陽極正受到青睞。因此，它們被優先用在近海的工程中。 鎂遠不如鋅和鋁那樣容易鈍化，並且鎂的激勵電壓最高，由於這些特性以及它的高電流容量，鎂特別適合作爲犧牲陽極使用。但是，鎂的自腐蝕較嚴重，並隨着介質中含鹽量的增加而增加，因此，純鎂實際有效電流容量較理論電流容量小得多。陽極金屬的雜質含量、材料剝離的形式以及電流密度與電解質對其都有影響。 鎂陽極通常是加入鋁、鋅、錳的鎂合金。必須保持非常低的鎳、鐵、銅的含量，因爲它們促進自腐蝕。 早在1824年，人們就用鑄鐵犧牲陽極保護木船的銅包皮。甚至至今鐵陽極依然用在保護電位比較正的物體上，並且電位只想稍有降低的情況下。在這種情況下，大多數採用純鐵陽極。 同年，人們也在海水防腐中使用了鋅。最初，所使用的鋅材料來自於熱浸鍍鋅工藝中的鋅，但是及其容易鈍化，所以不太適用。使用高純鋅就不存在鈍化問題了。超級高純鋅是一種非常良好的陽極材料，鋅純度高達99.995%，含鐵量少於0.0014%，沒有其他添加物。 超級高純鋅大多數是粗晶粒並有柱狀晶體結構，往往呈現不均勻剝離。爲了細化晶粒，合金中通常加入最多0.15%的鎘和0.5%的鋁。對於最高0.005%含鐵量的有害影響，這些元素起到了抑制作用。在富含鹽分的介質中使用的鋅陽極不需要額外的活化元素。加汞阻止原油儲罐中的陽極表面形成油性膜或石蠟層的做法沒有什麼益處，因爲這些油膜或石蠟層並不嚴重阻礙電流的流通。如今，不再使用爲此目的特製的含汞的鋅合金。 在含鹽量很低的水溶液中，如果陽極上的負載很低，就會形成不易溶解的鹼性氯化鋅和其他溶解度很低的鹼性鹽。在弱酸介質中，特別是在流動和富含鹽分的介質中，由於工作陽極的水解，該溶解度顯著增加，而陽極依然保持其活性。