在金屬防護(hù)領(lǐng)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(xué)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(huán)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(xué)性能和抗鈍化能力,使其在海水中穩(wěn)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(huán)境。
物理性質(zhì)
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(lǐng)域的金屬部件防護(hù)有一定優(yōu)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(fù)雜形狀;鎂陽極質(zhì)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(xué)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(huán)境,如海水。鎂陽極電位極負(fù),約 - 1.5V 至 - 1.7V(相對于飽和甘汞電極 SCE) ,憑借更負(fù)的電位產(chǎn)生更高的驅(qū)動電壓,能夠克服高電阻介質(zhì)帶來的阻礙,使保護(hù)電流順利流向被保護(hù)金屬,因此適合高電阻率的土壤或淡水環(huán)境。電流效率上,鋁合金陽極電流效率高,可達(dá) 90% 以上,單位重量發(fā)電量大,保護(hù)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(huán)境中能穩(wěn)定工作;鎂陽極在高溫或高鹽度環(huán)境中容易形成鈍化膜,導(dǎo)致保護(hù)失效。
應(yīng)用場景
鋁合金陽極多用于海水環(huán)境,像船舶的船體、螺旋槳,海洋平臺、海底管道、碼頭鋼樁等設(shè)施的防腐,在含氯離子介質(zhì)的鹽水儲罐、沿海設(shè)施中也能發(fā)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(huán)境。鎂陽極主要用于土壤環(huán)境,保護(hù)地下油庫、輸油管道、通信電纜等;在淡水環(huán)境中,如淡水儲罐、供水管道、橋梁基礎(chǔ)等設(shè)施的防護(hù)也經(jīng)常會用到,在高電阻率介質(zhì),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(huán)保性