文 献 综 述

1.前言

近阴极保护是一种重要的金属腐蚀防护措施，其原理是给被保护金属通以阴极电流，被保护金属发生了阴极极化，腐蚀减缓，根据电流来源不同，阴极保护可分为外加电流法和牺牲阳性法，前者是将被保护金属与电源负极相连，后者是将保护金属与电位更负的牺牲阳极相连^[1]。牺牲阳极法具有不需要外加电源、不会干扰邻近金属设施、电流散能力好、易于管理和维护等优点，因而在防腐工程中得到了广泛应用。

牺牲阳极法的保护效果与阳极材料本身的性能有着直接的关系，目前常用的保护钢铁设备的牺牲阳极材料有铝基合金、锌基合金和镁基合金三大类。牺牲阳极的性能主要由材料的化学成分和组织结构决定。铝基阳极比重小、电流效率高、发生电量大、对钢铁驱动电位适中、来源丰富，是一种迅速发展起来的新型牺牲阳极材料。

牺牲阳极法阴极保护技术，由于不需外部电源，对邻近金属构筑物无干扰而深得一些用户的青睐。牺牲阳极材料主要有三种：镁、铝、锌。在土壤中常用的为镁、锌两种。镁阳极开路电位-1.55V(相对Cu/CuSO₄电极)，锌阳极只有-1.10V，相对钢铁的-0.85V极化电位来讲，镁的驱动电压为0.7V，锌只有0.25V^[1,2]。因此，锌产生的电流只有镁的三分之一左右，故常规限制在土壤电阻率15 Ω#183;m以下的环境使用。采用牺牲阳极法对金属构件实施阴极保护时，牺牲阳极在电解质环境中与被保护的金属构件电连接，作为牺牲阳极材料的金属或合金优先溶解，释放出的电流使金属构件阴极极化到保护电位而实现保护。

因此，牺牲阳极材料必须满足以下性能要求：1)具有足够负且稳定的开路电位和闭路电位，工作时自身的极化率小，即闭路（工作）电位应接近于开路电位，以保证有足够的驱动电压；2)理论电容量大（消耗单位质量牺牲阳极材料时,按照法拉第定律所能产生的电量）；3)具有高的电流效率（实际电容量与理论电容量的百分比），以便达到长的使用寿命；4)表面溶解均匀，不产生局部腐蚀。腐蚀产物松软易脱落，且腐蚀产物应无毒,对环境无害；5)原材料来源充足，价格低廉，易于制备^[3]。

2.常用牺牲阳极材料

2.1镁基牺牲阳极材料

镁基牺牲阳极有纯镁、Mg-Mn 系合金和Mg-Al-Zn-Mn系合金3 类，其共同特点是密度小、理论电容量大、电位负、极化率低，对钢铁的驱动电压很大(gt;0 .6V)，适用于电阻率较高的土壤和淡水中金属构件的保护。不足是其电流效率低，通常只有50 %左右，比锌基合金和铝基合金的电流效率要低得多^[4]。

2.2锌基牺牲阳极材料

早在1824年人们就已经在海水防腐中使用了锌。锌阳极的使用条件不像镁阳极(不能用于易诱发火花的环境中)和铝阳极(不能用于土壤中)那么苛刻，其使用范围较广，既可用于地下金属设施的保护，也可用于海船及海上金属设施的保护^[5]。锌阳极的电流效率高，更为突出的是它具有自调节的特性。目前已经开发的锌基牺牲阳极材料种类很多，主要有纯锌、Zn-Al系、Zn-Sn系、Zn-Mn系、Zn-Cd系等^[6]。

2.3铝基牺牲阳极材料