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鎂合金犧牲陽極和鋁合金犧牲陽極都是陰極保護技術中常用的犧牲陽極材料,雖功能一致,但在材質成分、電化學性能、適用環境、經濟成本等多個維度存在顯著差別。
首先是材質成分與制備工藝的差別。鎂合金犧牲陽極的主要成分是鎂,通常會添加鋁、鋅等合金元素來優化其機械性能和電化學性能,常見牌號有AZ31、AZ63等。其制備工藝多為鑄造,成型后需經過適當的熱處理來提升陽極的均勻性。而鋁合金犧牲陽極的核心成分是鋁,關鍵合金元素是鋅、銦、錫等,這些元素能有效消除鋁表面的氧化膜,提升陽極的活性,常見牌號有Al-Zn-In系、Al-Zn-Sn系等。鋁合金陽極的制備對純度要求更高,需嚴格控制雜質含量(尤其是鐵、銅等有害雜質),否則會大幅降低陽極性能,制備工藝多為擠壓或鑄造。
其次是電化學性能的核心差異,這也是兩者最關鍵的區別。一是電極電位不同:鎂合金陽極的標準電極電位約為-2.37V(相對標準氫電極),而鋁合金陽極的標準電極電位約為-1.66V,鎂陽極的電位更負,驅動電壓更高,能在電阻更大的環境中形成有效電流。二是電流效率與發電量:鋁陽極的電流效率更高,通常可達85%-95%,單位質量的發電量約為2800Ah/kg;而鎂陽極的電流效率相對較低,約為50%-70%,單位質量發電量約為1200Ah/kg,這意味著相同質量下,鋁陽極的使用壽命更長。三是極化性能:鎂陽極在工作過程中極化程度小,電流輸出穩定;鋁陽極若表面氧化膜未有效破除,易出現極化現象,導致電流輸出不穩定,因此必須通過合金化處理解決這一問題。
適用環境的差異的前一篇文章已有提及,這里再簡要梳理以形成完整邏輯:鎂陽極適合高電阻環境(干燥土壤、淡水)和短期防護;鋁陽極適合高導電環境(海水、鹽漬土)和長期防護。此外,兩者在耐腐蝕性和機械性能上也有差別:鋁陽極的耐海水腐蝕性能優于鎂陽極,而鎂陽極的機械強度相對較低,脆性更大,運輸和安裝過程中需更注意防護,避免碰撞損壞。
最后是經濟成本差異。鎂合金的原材料成本相對較高,且電流效率低,單位防護面積的成本更高;而鋁合金原材料儲量豐富、成本更低,加之電流效率高、使用壽命長,長期防護工程中更具經濟性。
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