镁阳极镁合金牺牲阳极的作用及原理
镁合金牺牲阳极
镁合金牺牲阳极：
主要性能：
极高的电化学性能、阳极消耗均匀、寿命长、单位质量发电量大，是理想的牺牲阳极材料，适用于土壤、淡水介质中金属构筑物的阴极保护。
使用范围：
牺牲阳极阴极保护方法中，镁阳极可用于电阻率在20欧.米到100欧.米的土壤或淡水环境。
详细介绍：
我公司生产的高电位镁阳极使用高质镁材料生产，产品符合ASTM97-98标准，采用特定的生产工艺。
阳极具有极佳的电化学性能，在
阴极保护过程中，阳极消耗均匀，因此使用寿命更长。
在实际的使用过程
中，实际测量工作电位-1.8~-1.85V之间，因此对目标结构保护效果更明显。
在电阻率高于8000欧姆.米的土壤中，建议使用高电位镁阳极。
我公司的镁合金牺牲阳极按国际GB/T17731-2004《镁合金牺牲阳极》生产，用于管道的阳极。
镁阳极规格：。
牺牲阳极保护施工
牺牲阳极保护施工牺牲阳极法是最早应用的电化学保护法。
它简单易行，又不干扰邻近的设施。
牺牲阳极还是抗干扰腐蚀的一种手段，可用来排流，防雷及防静电接地。
与强制电流保护法相比，牺牲阳极法具有独特的优点和功能，因而同样受到人们的重视。
近年来，牺牲阳极技术在我国得到了推广和发展。
在生产上也向标准化，系列化方向发展。
并在油，气管道，海船及海上结构物的防护上得到了成功的应用。
一，牺牲阳极保护原理根据电化学原理，把不同电极电位的两种金属置于电解质体系内，当有导线连接时就有电流流动，这时，电极电位较负的金属为阳极，利用两金属的电极电位差作阴极保护的电流源。
这就是牺牲阳极法的基本原理。
二，牺牲阳极材料由于牺牲阳极法是通过阳极自身的消耗，给被保护金属体提供保护电流。
因此，对牺牲阳极材料就产生了性能要求。
1．要有足够负的电位，在长期放电过程中很少极化。
2．腐蚀产物应不粘附于阳极表面，疏松易脱落，不可形成高电阻硬壳，且无污染。
3．自腐蚀小，电流效率高。
4．单位重量发生的电流量大，且输出电流均匀。
5．有较好的力学性能，价格便宜，来源广。
常用的牺牲阳极有镁及镁合金，锌及锌合金以及铝合金三大类。
三，牺牲阳极种类及规格型号(一)镁合金牺牲阳极镁是比较活泼的金属，表面不易极化，电极电位比较负，所以是理想的牺牲了极材料。
但是，钝镁的电流效率不高，造价太高，所以一般都使用镁合金做牺牲阳极材料。
目前世界上流行的镁阳极成分很多，但归纳起来只有三个系列：高纯镁系，镁锰系和镁铝锌锰系。
其典型的代表成分见表10-60。
这三个系列中，Mg-6 Al-3Zn-0.15Mn是使用最广泛的，也是国内定型生产的商品化镁阳极，用于土壤和淡水中性能最佳。
(二)锌牺牲阳极锌是阴极保护中应用最早的牺牲阳极材料。
锌的电极电位比铁负，表面不易极化，是理想的牺牲阳极材料。
锌不仅可以用于低电阻率土壤中，还可广泛用于海洋中。
目前，锌牺牲阳极成分均已标准化。
如ASTMB418，GB4950等。
镁牺牲阳极工艺
镁牺牲阳极工艺1. 引言镁合金是一种重要的结构材料，具有优良的强度和轻质化特性，在航空航天、汽车、电子等领域得到广泛应用。
然而，镁合金易于腐蚀，需要采取措施来延缓其腐蚀速度。
镁牺牲阳极工艺是一种常用的防腐方法，本文将详细介绍该工艺的原理、应用以及优缺点。
2. 镁牺牲阳极工艺原理镁牺牲阳极工艺基于两个重要原理：电化学反应和金属腐蚀。
2.1 电化学反应在一个导电溶液中，如果有两种金属连接在一起，并且其中一个金属的标准电位比另一个金属更负，那么就会发生电流从更负的金属流向更正的金属的反应。
这个过程被称为电化学反应。
2.2 金属腐蚀金属在特定环境中会发生氧化反应，导致其表面产生氧化物或氢气等产物，这个过程被称为金属腐蚀。
镁合金在大气中、水中等环境中容易发生腐蚀反应。
3. 镁牺牲阳极工艺的应用镁牺牲阳极工艺主要应用于以下领域：3.1 船舶和海洋设备船舶和海洋设备常常处于潮湿的环境中，容易受到海水的侵蚀。
通过在船体和设备上安装镁阳极，可以保护金属结构免受腐蚀。
3.2 水处理设备水处理设备通常使用钢材或其他金属制成，容易受到水中的氧化物和氯离子的侵蚀。
镁牺牲阳极可以作为一种有效的防护措施，延缓设备的腐蚀速度。
3.3 石油和天然气工业石油和天然气工业中的管道、储罐等设备常常暴露在恶劣的环境下，容易受到腐蚀。
通过使用镁牺牲阳极，可以有效地保护这些设备免受腐蚀的侵害。
4. 镁牺牲阳极工艺的优缺点4.1 优点•简单易行：镁牺牲阳极工艺不需要复杂的设备和操作，安装和更换阳极相对简单。
•成本低廉：镁是一种常见的金属，价格相对较低，使得该工艺成本较低。
•长期保护效果好：镁阳极可以提供长期的保护效果，延缓金属结构的腐蚀速度。
4.2 缺点•需要定期更换：镁阳极在使用过程中会逐渐被腐蚀消耗，需要定期更换新的阳极。
•需要监测和维护：镁牺牲阳极工艺需要定期监测阳极的消耗情况，并根据实际情况进行维护和更换。
•环境限制：镁牺牲阳极工艺在一些特殊环境下可能不适用，如高温、高湿度等条件下。
管道牺牲阳极保护的是什么
管道牺牲阳极保护的是什么
牺牲阳极是一种阴极保护技术，通过将被保护金属（如管道）与一种电位更负的金属或合金（即牺牲阳极）相连接，利用牺牲阳极的优先腐蚀来保护被保护金属免受腐蚀。
在这种保护系统中，牺牲阳极作为电子供体，会自发的发生腐蚀反应，从而消耗自身，以此来保护被保护的管道金属。
这种保护技术通常应用于土壤、海水等潮湿、腐蚀性环境中，以防止管道金属因电化学腐蚀而损坏。
牺牲阳极材料的选择主要依据环境条件和管道金属的材质，常用的牺牲阳极材料包括镁、锌、铝等。
值得注意的是，管道牺牲阳极保护系统需要定期检查和维护，以确保其有效运行。
此外，为了充分发挥牺牲阳极的保护效果，还需要合理设计阳极的数量和位置，以及优化阳极与管道的连接方式。
牺牲阳极是一种经济、有效的防腐措施，能够延长管道的使用寿命，确保管道的安全运行。
镁合金牺牲阳极的使用寿命会受到多种因素的影响，因此很难给出一个确切的数值。
其寿命主要取决于镁合金的腐蚀情况，以及所处环境的温度、湿度、溶液的pH值、溶液的性质、合金的成分等因素。
在一些恶劣的环境下，阳极的消耗会加速，因此需要及时更换或添加阳极保护剂。
而为了提高镁阳极材料的使用寿命，可以选择提高镁阳极的耐腐蚀性能，例如通过优化合金元素、杂质元素、相组成和微结构等方法来实现。
同时，镁阳极表面处理技术的研究也为提升镁阳极的耐腐蚀性提供了一定的帮助。
另外，需要注意的是，虽然镁合金牺牲阳极本身有一定的寿命，但在使用它进行阴极保护时，整个保护系统的使用寿命可能会受到其他因素的影响，如阳极的安装位置、数量、与被保护物体的连接方式等。
因此，为了确保保护效果和系
统稳定性，需要定期检查和维护阴极保护系统。
牺牲阳极阴极保护原理讲解
牺牲阳极阴极保护原理讲解
牺牲阳极阴极保护是一种常见的金属防腐方法，主要用来保护金属结构免受腐蚀的侵害。
该方法的原理是通过引入一个较容易腐蚀的金属（牺牲阳极）与要保护的金属（阴极）连接在一起，使牺牲阳极成为电化学上的阳极，为阴极提供电子，从而阻止金属结构的腐蚀。
在金属结构中，当金属暴露在外界湿润或腐蚀介质中时，会发生电化学反应。
在阴极
区域（更容易腐蚀的区域），氧气还原成氢氧化物，产生电子供给阳极区域。
而在阳极区
域（较不容易腐蚀的区域），金属向溶液中溶解，释放出电子。
通过这种电子传递过程，
阳极区域相对于阴极区域具有更高的电位，从而导致金属结构的腐蚀。
而引入牺牲阳极后，该阳极会缓慢被腐蚀掉，将其阴极保护效果施加在需要保护的金属上。
牺牲阳极通常是由较容易腐蚀的金属制成，如锌、铝或镁等。
这些金属与要保护的金
属接触后，会形成一个电化学电池。
由于牺牲阳极具有更高的电位，它会成为电池中的阳极，在腐蚀过程中释放出电子。
这些电子会在金属结构的阴极区域上流动，从而抵消了金
属结构上原本的阳极反应，达到保护金属的目的。
牺牲阳极的腐蚀，可以充分利用环境中的特殊化学物质，如氯离子等，将金属的腐蚀
抑制在阳极区域，从而有效延缓金属结构的腐蚀速度。
牺牲阳极阴极保护的特点包括简单易行、成本较低、无需外部电源等。
需要注意的是，牺牲阳极的腐蚀速度必须与金属结构的腐蚀速度适当匹配，以确保牺牲阳极能够持续提供
保护效果。
在实际应用中，也需根据具体情况选择合适的牺牲阳极材料和设计保护体系，
以达到最佳的防腐效果。
牺牲阳极对钢铁材料的保护
牺牲阳极对钢铁材料的保护
牺牲阳极是贮油罐罐积水条件下对罐体的保护的一种形式，牺牲阳极是一种电极电位较罐体铁金属还低的镁、锌或铝合金材料，必然会出现在新环境下的腐蚀与电化学腐蚀，也就是说不能以一般的腐蚀防护的理论指导在牺牲阳极与导静电涂料共存下的贮油罐的防护。
7.1 牺牲阳极材料
镁和镁合金牺牲阳极的特点是密度小、电位负、极化率低、单位重量发生电量大，其缺陷与不足是电流效率低，一般只有50％左右。
镁阳极的电位与钢铁的保护电位差达0.6V以上，保护半径大，适合于电阻率较高的土壤和淡水中金属的保护。
锌作为牺牲阳极应用历史较早，由于和钢铁的保护电位差只有0.2v，且杂质对锌阳极的溶解影响大，要求纯度高或采取低合金化，并限制其他杂质。
铝和铝合金牺牲阳极由于锌、铜等金属的合金化，阻止了氧化膜的生成，满足了牺牲阳极的性能要求。
其特点是密度小，电化学当量大，为锌的3.6倍，镁的1.35倍，原料易得，制造工艺简单，价格低，自六十年代开发成功后得到了广泛的应用。
牺牲阳极种类的选用依据为应用环境中的电阻率大小范围，电阻率（Ω·m）＜150时选用铝阳极；＜500时选用锌阳极；＞500时选用镁阳极。
在油罐积水为海水介质环境中，均选用铝阳极。
7.2 牺牲阳极对钢铁材料的保护
牺牲阳极对钢铁材料的保护，是阴极保护原理，当溶液pH7，铁的腐蚀电位为－0.50～－0.60v（vsCu/CuSO4），处于活化腐蚀状态，若使其电位下降到－0.60V（Cu/CuSO4）以下，则铁由腐蚀状态进入钝化状态，为达到此目的，利铁金属施加阴极电流使其极化，电位向负的方向变动，即为阴极保护。
其电流的来源可以是低电位的牺牲阳极，也可以是外加于阴极的电流对钢铁以保护。
埋地储罐镁合金牺牲阳极包 阴极保护镁阳极
镁阳极通常是加入铝、锌、锰的镁合金。
必须保持非常低的镍、铁、铜的含量，因为它们促进自腐蚀。
如果镍的含量超过百分之0.001，就损坏阳极特性。
铜的影响不是太明显。
铜会增加自腐蚀，当含量达到百分之0.05时，如有百分之0.3的锰，则没有有害影响。
铁含量大概在百分之0.01时，假如锰含量超过百分之0.3，不会增加自腐蚀。
加入锰时，由于锰的覆盖而形成铁的晶体，这样铁从熔融状态沉淀下来固化时不会产生有害影响。
加入锌可以使腐蚀性侵蚀更均匀，而且抑制了其他杂志的敏感性。
镁合金阳极电位负，单位质量发生电量大，是理想的牺牲阳极材料。
适用于土壤、淡水及海水等介质中的金属构筑物的阴极保护。
镁合金牺牲阳极按国标GB/T17731-2004镁合金牺牲阳极生产，用于管道的阳极同时符合SY/T0019-97埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范。
成套镁牺牲阳极，由镁牺牲阳极锭1支，一根VV-10㎜2电缆3米，填包料50kg，棉布口袋1条，塑料编织袋1条组成。
即棉布口袋内有镁牺牲阳极锭1支其铁芯上焊VV-10㎜2电缆3米1根，焊接处做绝缘处理，并套有热缩管。
镁牺牲阳极锭周围均匀分布50kg填包料。
棉布口袋外套塑料编织袋1条。
镁阳极基本知识
镁牺牲阳极基本知识镁是电化学阴极保护工程中常用的一种牺牲阳极材料，具有较高的化学活性，它的电极电位较负，驱动电压高。
同时，镁表面难以形成有效的保护膜。
因此，在水介质中，镁表面的微观腐蚀电池驱动力大，保护膜易于溶解，镁的自腐蚀很强烈，在阴极上发生析氢反应2H++2e— H2。
镁基牺牲阳极有纯镁、Mg-Mn系合金和Mg-AI-Zn-Mn系合金等三类，其共同的特点是密度小、理论电容量大、电位负、极化率低，对钢铁的驱动电压很大(>0.6V)，适用于电阻率较高的土壤和淡水中金属构件的保护。
1、纯镁牺牲阳极镁为活泼金属，其电化学性能受杂质和合金元素的影响很大。
当其含有少量杂质，特别是含有析氢过电位较低的杂质时，会使镁的自溶倾向增大，电流效率降低。
镁中的一些杂质元素，如Fe, Co, Mn是以单质的形式固溶于镁基体中的，而另一些杂质，如Al, Zn, Ni, Cu等元素则易与镁形成金属间化合物，无论哪类杂质元素，它们相对于镁固溶体都呈现出强烈的阴极性，能增大析氢的有效面积，进一步增大镁的腐蚀速度。
尽可能降低纯镁阳极中杂质元素的含量是必要的。
杂质元素的质量分数(%)应控在:Zn<0.03. Mn<0.01.Fe<0.02, Ni<0.001 Cu<0.001. Si<0.01.但这给纯镁阳极的生产带来了困难。
一般采用合金化方法，向工业镁中加入一定量的合金元素如Mn, Al, Zn等，就可消除杂质元素的不良影响，获得性能优良的镁合金牺牲阳极材料。
一般的纯镁阳极由于电流效率很低(仅为30%左右)，使用寿命短，故目前己很少使用。
2、Mg-Mn牺牲阳极锰在镁中的溶解度为3.4%，如果熔炼方法控制适当，可得到含有少量Mn晶体的Mg-Mn单相固溶体组织。
锰是控制镁中杂质的一种很有效的净化元素，可消除杂质的不良影响，降低镁的自腐蚀速度。
在镁合金熔炼过程中，锰与铁能生成比较大的Fe-Mn化合物而沉积于溶体底部，而残留在合金中的铁则溶解于锰中或被锰所包围，不产生阴极杂质的有害作用。
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镁合金牺牲阳极的作用及原理
河南汇龙合金材料有限公司
2018年5月
技术部刘珍
1.纯镁牺牲阳极
镁为活泼金属，其电化学性能受杂质和合金元素的影响很大。
当其含有少量杂质，特别是含有析氢过电位较低的杂质时，会使镁的自溶倾向增大，电流效率降低。
镁中的一些杂质元素，如Fe,Co,Mn是以单质的形式固溶于镁基体中的，而另一些杂质，如Al,Zn,Ni,Cu等元素则易与镁形成金属间化合物，无论哪类杂质元素，它们相对于镁固溶体都呈现出强烈的阴极性，能增大析氢的有效面积，进一步增大镁的腐蚀速度。
尽可能降低纯镁阳极中杂质元素的含量是必要的。
杂质元素的质量分数(%)应控在:Zn<0.03.Mn<0.01.Fe<0.02,Ni<0.001} Cu<0.001.Si<0.01.但这给纯镁阳极的生产带来了困难。
一般采用合金化方法，向工业镁中加入一定量的合金元素如Mn,Al,Zn等，就可消除杂质元素的不良影响，获得性能优良的镁合金牺牲阳极材料。
一般的纯镁阳极由于电流效率很低(仅为30%左右)，使用寿命短，故目前己很少使用。
2.Mg-Mn牺牲阳极
锰在镁中的溶解度为3.4％，如果熔炼方法控制适当，可得到含有少量Mn 晶体的Mg-Mn单相固溶体组织。
锰是控制镁中杂质的一种很有效的净化元素，可消除杂质的不良影响，降低镁的自腐蚀速度。
在镁合金熔炼过程中，锰与铁能生成比较大的Fe-Mn化合物而沉积于溶体底部，而残留在合金中的铁则溶解于锰中或被锰所包围，不产生阴极杂质的有害作用。
但Mn在镁合金中有偏析现象，过量的Mn反而会造成合金耐蚀性及塑性的下降。
国内外生产的Mg-Mn系合金阳极的锰含量一般为0.5%-1.3%，所允许的杂质铁和铜的含量分别小于0.03%和0.02%，比纯镁阳极中允许的杂质量高出十多倍。
锰的另外一个作用是
使Mg-Mn阳极在腐蚀溶解时，在镁合金表面形成比氢氧化镁膜更具保护作用的水化二氧化锰膜，使析氢作用进一步减弱。
最近，有人将少量的钙添加到Mg-Mn合金中，研究开发出一种高性能的Mg-Mn-Ca合金牺牲阳极材料，其含0.26%Mn和0.14%Ca。
与Mg-Mn合金(Mg-1.27Mn)相比，该新型合金阳极的电流效率显着提高，达到62.36%(Mg-Mn合金为50.94%)，且其驱动电压也有所增大。
据研究认为加入钙后使合金晶粒细化，并且在镁基体的晶界上析出了Mg2Ca阴极性化合物，从而降低了晶间腐蚀倾向，减少了晶粒的剥落，使合金的溶解变得均匀。
这是Mg-Mn-Ca合金具有较优电化学性能的主要原因。
3.Mg-A1-Zn-Mn牺牲阳极
根据铝和锌的含量不同，性能不同，其中性能较好和获得广泛应用的主要是Mg-6Al-3Zn-Mn合金，其表面溶解均匀，电流效率大于50％.铝是阳极中的主要合金元素，可与镁形成Mg17A112强化相，提高合金的强度。
但向工业镁中单独添加铝时，可形成大量的Mg Al,Mg2A13,Mg4A13等金属间化合物，这些金属间化合物的存在，都会增大镁的自腐蚀速度、加速固溶体的破坏。
锌可降低镁的腐蚀率，减小镁的负差异效应，提高阳极电流效率。
微量的锰可抵消杂质铁、镍的不良影响。
当锰的添加量为0.3%时，可使铁的允许含量达到0.02%，但同时也会降低电流效率。
因此，杂质铁的含量以及相应的锰含量应尽可能低。
铝、锌、锰的同时存在可进一步降低对工业镁中的杂质元素含量的要求。
为了获得良好的电化学性能，Mg-AI-Zn-Mn系合金的杂质含量应严格控制。
在相近的合金成分条件下，杂质少的合金的电流效率明显高于含杂质多的合金。
阴极保护是基于电化学腐蚀原理的一种防腐蚀手段。
美国腐蚀工程师协会对
阴极保护的定义是：通过施加外加的电动势把电极的腐蚀电位移向氧化性较低的电位而使腐蚀速率降低。
牺牲阳极阴极保护就是在金属构筑物上连接或焊接电位较负的金属,如铝、锌或镁。
阳极材料不断消耗,释放出的电流供给被保护金属构筑物而阴极极化，从而实现保护。
外加电流阴极保护是通过外加直流电源向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化。
该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构。
保护电位是指阴极保护时使金属腐蚀停止（或可忽略）时所需的电位。
实践中，钢铁的保护电位常取-0.85V（CSE），也就是说，当金属处于比-0.85V（CSE）更负的电位时，该金属就受到了保护，腐蚀可以忽略。
化学反应方程式
阳极反应：Mg－2e→Mg2＋
阴极反应：H2O+O2+2e→2OH－
镁牺牲阳极的作用是使阴极（如钢铁等金属）的腐蚀速率降低，达到保护阴极的目的。
镁合金保护阴极的基本前提是阴极在没有外加干扰的情况下的腐蚀属于电化学腐蚀（即腐蚀的过程有电流产生），但并不是所有的电化学腐蚀都能用牺牲阳极来保护，具体的应用过程中应具备以下条件：
1）腐蚀介质必须是能导电的，以便能建立连续的电路。
2）被保护的金属材料所处的介质中要容易进行阴极化，否则耗电量大，不易进行阴极保护。
3）对于复杂的金属设备或构筑物，要考虑几何上的屏蔽作用，防止保护电流的不均匀性。
4）电绝缘（阴阳极之间）
5）电连续性（阴极系统间）
6）罐内保护禁止用镁合金牺牲阳极。
根据用途的不同，镁合金牺牲阳极的形状和尺寸也不相同，通常所用的D、S型阳极主要用在土壤环境中，带状阳极主要应用于高电阻率的土壤、淡水及空间狭窄的局部场合。
按国标GB/T17731-2009《镁合金牺牲阳极》研发生产的SMG镁合金牺牲阳极(简称：镁阳极)适用于土壤、淡水等介质中的金属构筑物的牺牲阳极阴极保护。
作为理想的牺牲阳极材料该产品具有以下特点：
(1)比重小、电位较负。
(2)对铁的驱动电压高，电流效率低。
(3)单位质量发电量大、使用寿命长。
棒状镁合金牺牲阳极体。