|
|||||||||||||||||||||||||
鋁合金犧牲陽極是一種以鋁為基體，通過添加特定合金元素（如鋅、銦、錫、鎘等）優化性能的犧牲陽極材料。它利用鋁的活潑電化學特性（標準電極電位約 - 1.66V），通過自身優先腐蝕釋放電子，使被保護金屬（如鋼鐵）成為陰極而避免腐蝕，是陰極保護技術中重要的陽極材料之一。
電化學性能
1. 驅動電壓適中：與鋼鐵的電位差約 0.8-1.2V，介于鎂合金（高驅動電壓）和鋅合金（低驅動電壓）之間，適用于中等電阻環境。
2. 電流效率高：純鋁易形成致密氧化膜（Al?O?）阻礙腐蝕，而合金化（如添加銦、錫）可破壞氧化膜連續性，使電流效率提升至 80%-90%（遠高于純鋁的 20%-30%）。
3. 理論電容量大：約 2980Ah/kg，實際應用中因腐蝕產物影響，有效電容量通常為 2000-2500Ah/kg，單位重量的保護效果優于鋅合金。
物理與化學性能
1. 密度小（約 2.7g/cm3），比鋅（7.14g/cm3）輕，便于運輸和安裝，尤其適合大型結構。
2. 耐海水腐蝕性能優異，在海洋環境中腐蝕均勻，無明顯局部腐蝕（如點蝕）。
3. 機械加工性好，可制成板狀、塊狀、帶狀、管狀等多種形狀，適應不同安裝場景。
鋁合金犧牲陽極的性能取決于合金元素的種類和比例，常見類型包括：
· Al-Zn-In 系：含鋅（2%-5%）、銦（0.01%-0.05%），是應用最廣泛的類型。銦可消除氧化膜的不利影響，提高電流效率，適用于海水、咸水等高導電環境（如船舶、海洋平臺）。
· Al-Zn-In-Sn 系：在 Al-Zn-In 基礎上添加錫（0.02%-0.1%），進一步改善電流穩定性，減少腐蝕產物堆積，適用于淡水或低電導環境。
· Al-Zn-Cd 系：含鎘（0.02%-0.05%），曾廣泛應用，但因鎘的毒性，逐漸被無鎘系替代，目前僅在特定工業場景使用。
· 高活化鋁合金：添加汞、鎵等元素（需注意環保限制），用于極端高電阻環境，如沙漠土壤。
海洋工程
· 船舶外殼、壓載艙、螺旋槳軸，通過陽極與船體鋼鐵連接，利用海水作為電解質形成保護回路，防止海水腐蝕。
· 海底管道、海洋平臺鋼樁、碼頭設施，長期浸泡在海水中，鋁合金陽極的高電流效率可提供持久保護。
淡水與土壤環境
· 淡水湖泊、河流中的閘門、橋梁樁基，在低電導環境中，Al-Zn-In-Sn 系陽極可穩定輸出電流。
· 埋地管道（尤其高電阻土壤），需配合填包料（如石膏、膨潤土）降低接觸電阻，提升保護效果。
其他場景
· 儲罐內壁、熱交換器，防止液體介質中的電化學腐蝕。
· 混凝土中的鋼筋保護，通過嵌入陽極減緩鋼筋銹蝕（需選擇耐堿性合金）。
類型 | 驅動電壓 | 電流效率 | 適用環境 | 單位重量保護效果 | 成本 |
鋁合金陽極 | 中（0.8-1.2V） | 高（80%-90%） | 海水、淡水、土壤 | 高（2000-2500Ah/kg） | 中 |
鎂合金陽極 | 高（1.5-2.0V） | 中（50%-70%） | 高電阻土壤、淡水 | 中（1400-1800Ah/kg） | 較高 |
鋅合金陽極 | 低（0.2-0.5V） | 高（85%-95%） | 海水、低電阻土壤 | 低（約 820Ah/kg） | 較低 |
· 鋁合金的優勢：綜合驅動電壓、電流效率和單位保護效果，在海水等中高電導環境中性價比最高，且重量輕，適合大型結構。
· 局限性：在高電阻土壤中驅動電壓不足，需與鎂合金配合使用；對環境 pH 敏感，強酸性環境中腐蝕過快。
· 安裝要點：需與被保護金屬用電纜可靠連接，避免接觸不良；在土壤中安裝時，需填充焦炭或專用填包料，降低接觸電阻并均勻分散電流。
· 維護要求：定期檢測陽極輸出電流、剩余重量及被保護金屬的保護電位（通常控制在 - 0.85V 至 - 1.10V，相對于 Cu/CuSO?參比電極），當陽極消耗至初始重量的 70%-80% 時需更換。
