鎂陽極具有高驅動電壓、低電流效率、高造價。根據形狀以及電極電位（開路電位）的不同，鎂陽極可用于電阻率在20歐姆.米到50歐姆.米的土壤或淡水環境。

簡介

鎂陽極具有高驅動電壓、低電流效率、高造價。根據形狀以及電極電位（開路電位）的不同，鎂陽極可用于電阻率在20歐姆.米到50歐姆.米的土壤或淡水環境。一般不應用于土壤電阻率小于10歐姆.米環境。高電位鎂陽極的電位為-1.75V CSE，驅動電壓0.85V；低電位鎂陽極的電位為-1.55V CSE，驅動電壓0.7V。使用溫度可以達到100℃。當犧牲陽極剩余量為較初重量的15%，即認為陽極失效，所以，陽極的使用率一般取85%。

鎂陽極的電流效率約50%，受環境影響還可能更低。當土壤或水中含鹽量較低時，電流輸出小，因而，其自身腐蝕相對較大。當土壤電阻率高時，陽極輸出電流小，陽極表面容易發生鈍化，進一步加大接地電阻，使陽極輸出電流進一步減小。此時，陽極的開路電位或在通電點處測量管道電位，可能沒有明顯變化。溫度升高時，自身腐蝕加劇，效率降低，所以，在咸水或鹽水中，使用溫度不宜**過32℃；在淡水中，不宜**過45℃，在海水中，其壽命很短，不宜采用。

犧牲陽極種類

純鎂犧牲陽極

鎂為活潑金屬，其電化學性能受雜質和合金元素的影響很大。當其含有少量雜質，特別是含有析氫過電位較低的雜質時，會使鎂的自溶傾向增大，電流效率降低。鎂中的一些雜質元素，如Fe, Co, Mn是以單質的形式固溶于鎂基體中的，而另一些雜質，如Al, Zn, Ni, Cu等元素則易與鎂形成金屬間化合物，無論哪類雜質元素，它們相對于鎂固溶體都呈現出強烈的陰極性，能增大析氫的有效面積，進一步增大鎂的腐蝕速度。盡可能降低純鎂陽極中雜質元素的含量是必要的。雜質元素的質量分數(%)應控在:Zn<0.03. Mn<0.01. Fe<0.02, Ni<0.001 } Cu<0.001. Si<0.01.但這給純鎂陽極的生產帶來了困難。一般采用合金化方法，向工業鎂中加入一定量的合金元素如Mn, Al, Zn等，就可消除雜質元素的不良影響，獲得性能優良的鎂合金犧牲陽極材料。一般的純鎂陽極由于電流效率很低(僅為30%左右)，使用壽命短，故己很少使用。

Mg-Mn犧牲陽極

錳在鎂中的溶解度為3.4%，如果熔煉方法控制適當，可得到含有少量Mn晶體的Mg-Mn單相固溶體組織。錳是控制鎂中雜質的一種很有效的凈化元素，可消除雜質的不良影響，降低鎂的自腐蝕速度。在鎂合金熔煉過程中，錳與鐵能生成比較大的Fe-Mn化合物而沉積于溶體底部，而殘留在合金中的鐵則溶解于錳中或被錳所包圍，不產生陰極雜質的有害作用。但Mn在鎂合金中有偏析現象，過量的Mn反而會造成合金耐蝕性及塑性的下降。國內外生產的Mg-Mn系合金陽極的錳含量一般為0.5%-1.3%，所允許的雜質鐵和銅的含量分別小于0.03%和0.02%，比純鎂陽極中允許的雜質量高出十多倍。錳的另外一個作用是使Mg-Mn陽極在腐蝕溶解時，在鎂合金表面形成比氫氧化鎂膜更具保護作用的水化二氧化錳膜，使析氫作用進一步減弱。 有人將少量的鈣添加到Mg-Mn合金中，研究開發出一種高性能的Mg-Mn-Ca合金犧牲陽極材料，其含0.26%Mn和0.14%Ca。與Mg-Mn合金(Mg-1.27Mn )相比，該新型合金陽極的電流效率顯著提高，達到62.36% (Mg-Mn合金為50.94%)，且其驅動電壓也有所增大。據研究認為加入鈣后使合金晶粒細化，并且在鎂基體的晶界上析出了Mg2Ca陰極性化合物，從而降低了晶間腐蝕傾向，減少了晶粒的剝落，使合金的溶解變得均勻。這是Mg-Mn-Ca合金具有較優電化學性能的主要原因。

g-A1-Zn-Mn

根據鋁和鋅的含量不同，性能不同，其中性能較好和獲得廣泛應用的主要是Mg-6Al-3Zn-Mn合金，其表面溶解均勻，電流效率大于50%.鋁是陽極中的主要合金元素，可與鎂形成Mg17 A112強化相，提高合金的強度。但向工業鎂中單獨添加鋁時，可形成大量的Mg Al, Mg2A13, Mg4 A13等金屬間化合物，這些金屬間化合物的存在，都會增大鎂的自腐蝕速度、加速固溶體的破壞。鋅可降低鎂的腐蝕率，減小鎂的負差異效應，提高陽極電流效率。微量的錳可抵消雜質鐵、鎳的不良影響。當錳的添加量為0.3%時，可使鐵的允許含量達到0.02%，但同時也會降低電流效率。因此，雜質鐵的含量以及相應的錳含量應盡可能低。鋁、鋅、錳的同時存在可進一步降低對工業鎂中的雜質元素含量的要求。為了獲得良好的電化學性能，Mg-AI-Zn-Mn系合金的雜質含量應嚴格控制。在相近的合金成分條件下，雜質少的合金的電流效率明顯**含雜質多的合金。

陰極保護是基于電化學腐蝕原理的一種防腐蝕手段。美國腐蝕工程師協會對陰極保護的定義是：通過施加外加的電動勢把電極的腐蝕電位移向氧化性較低的電位而使腐蝕速率降低。犧牲陽極陰極保護就是在金屬構筑物上連接或焊接電位較負的金屬,如鋁、鋅或鎂。陽極材料不斷消耗,釋放出的電流供給被保護金屬構筑物而陰極較化，從而實現保護。外加電流陰極保護是通過外加直流電源向被保護金屬通以陰極電流，使之陰極較化。該方式主要用于保護大型或處于高土壤電阻率土壤中的金屬結構。

保護電位是指陰極保護時使金屬腐蝕停止（或可忽略）時所需的電位。實踐中，鋼鐵的保護電位常取-0.85V（CSE），也就是說，當金屬處于比-0.85V（CSE）更負的電位時，該金屬就受到了保護，腐蝕可以忽略。

化學反應方程式

陽極反應：Mg－2e→Mg2+

陰極反應：H2O+ O2+2e →2OH－

鎂犧牲陽極的作用是使陰極（如鋼鐵等金屬）的腐蝕速率降低，達到保護陰極的目的。

鎂合金保護陰極的基本前提是陰極在沒有外加干擾的情況下的腐蝕屬于電化學腐蝕（即腐蝕的過程有電liu產生），但并不是所有的電化學腐蝕都能用犧牲陽極來保護，具體的應用過程中應具備以下條件：

1）腐蝕介質必須是能導電的，以便能建立連續的電路。

2）被保護的金屬材料所處的介質中要容易進行陰極化，否則耗電量大，不易進行陰極保護。

3）對于復雜的金屬設備或構筑物，要考慮幾何上的屏蔽作用，防止保護電流的不均勻性。

4）電絕緣（陰陽極之間）

5）電連續性（陰極系統間）

6）罐內保護禁止用鎂合金犧牲陽極。

根據用途的不同，鎂合金犧牲陽極的形狀和尺寸也不相同，通常所用的D、S型陽極主要用在土壤環境中，帶狀陽極主要應用于高電阻率的土壤、淡水及空間狹窄的局部場合。

3化學成分

元素

標準型

鎂錳型

Al5,3~6,7≤0,010Zn2,5~3,5—Mn0,15~0,600,50~1,30Fe≤0,005≤0,03Ni≤0,003≤0,001Cu≤0,020≤0,020Si≤0,10—Mg余量余量4陽極要求

1、電位足夠負，但不宜太負，以免陰極區產生析氫反應；

2、陽極的較化率要小，電位較電流輸出要穩定；

3、陽極材料的電容量要大；

4、必須有高的電流效率；

5、溶解均勻。容易脫落；

6、材料價格低廉，來源充分。

7、產生的腐蝕產物應是無毒無害，不污染環境，**之虞；

5消耗量計算

鎂陽極W=(I×t×8766)/(U×Z×Q)

I 陽極電流輸出(Amps)

T 設計壽命(yrs)

U 電流效率(0.5)

Z 理論電容量(2200Ah/kg)

Q 陽極使用率(85%)

W 陽極重量(Kg

6應用

主要性能

較高的電化學性能、陽極消耗均勻、壽命長、單位質量發電量大，是理想的犧牲陽極材料，適用于土壤、淡水介質中金屬構筑物的陰極保護。

使用范圍

犧牲陽極陰極保護方法中，鎂陽極可用于電阻率在20歐.米到100歐.米的土壤或淡水環境。

7特點

（1）比重小、電位較負。

（2）對鐵的驅動電壓高，電流效率低。

（3）特別適用于高電阻率介質中。

8鎂合金介紹

鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金。其特點是：密度小（1.8g/cm3鎂合金左右），比強度高，比彈性模量大，散熱好，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有機物和堿的腐蝕性能好。主要合金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷以及少量鋯或鎘等。目前使用較廣的是鎂鋁合金，其次是鎂錳合金和鎂鋅鋯合金。主要用于航空、航天、運輸、化工、火箭等工業部門。在實用金屬中是較輕的金屬，鎂的比重大約是鋁的2/3，是鐵的1/4。它是實用金屬中的較輕的金屬，高強度、高剛性。

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