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在金屬防護領域,鋁合金犧牲陽極和鎂陽極都是重要的防腐蝕材料,不過它們在多個方面存在明顯差異。
化學成分與合金組成
鋁合金犧牲陽極以鋁為基體,通常會添加鋅(Zn)、銦(In)、汞(Hg)等合金元素 。比如在海水環境中常用的 Al-Zn-In 系合金,通過這些元素的添加,可改善鋁陽極的電化學性能和抗鈍化能力,使其在海水中穩定工作。而鎂陽極主要成分是鎂(Mg),常含有鋁(Al)、鋅(Zn)、錳(Mn)等元素,像 AZ63 鎂合金,含 6% 鋁、3% 鋅,這些元素能提高鎂陽極的耐腐蝕性和機械強度,適用于土壤和淡水環境。
物理性質
從密度與重量來看,鋁合金陽極密度約 2.7g/cm3 ,相對較輕,便于安裝和運輸;鎂陽極密度約 1.74g/cm3 ,是鋁、鋅、鎂三種常見犧牲陽極中最輕的,在對重量敏感的場景,如航空航天領域的金屬部件防護有一定優勢。但在機械強度上,鋁合金陽極強度較高,不易變形,能加工成各種復雜形狀;鎂陽極質地較軟,雖然易加工,但機械強度低,在使用中要避免劇烈碰撞。
電化學性能
電極電位方面,鋁合金陽極電位約 - 1.0V 至 - 1.1V(相對于飽和甘汞電極 SCE) ,更適合低電阻率環境,如海水。鎂陽極電位極負,約 - 1.5V 至 - 1.7V(相對于飽和甘汞電極 SCE) ,憑借更負的電位產生更高的驅動電壓,能夠克服高電阻介質帶來的阻礙,使保護電流順利流向被保護金屬,因此適合高電阻率的土壤或淡水環境。電流效率上,鋁合金陽極電流效率高,可達 90% 以上,單位重量發電量大,保護周期長;鎂陽極電流效率較低,通常在 50%-70%,自腐蝕速率較快,需要頻繁更換。而且鋁合金陽極通過合金化添加銦等元素,抗鈍化能力顯著提高,在海水等含氯離子環境中能穩定工作;鎂陽極在高溫或高鹽度環境中容易形成鈍化膜,導致保護失效。
應用場景
鋁合金陽極多用于海水環境,像船舶的船體、螺旋槳,海洋平臺、海底管道、碼頭鋼樁等設施的防腐,在含氯離子介質的鹽水儲罐、沿海設施中也能發揮作用,一些特殊配方的鋁合金陽極還可耐受 55℃以上的高溫環境。鎂陽極主要用于土壤環境,保護地下油庫、輸油管道、通信電纜等;在淡水環境中,如淡水儲罐、供水管道、橋梁基礎等設施的防護也經常會用到,在高電阻率介質,比如混凝土中的鋼筋防腐場景中,鎂陽極也是不錯的選擇。
成本與環保性
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