镁合金牺牲阳极的性能指标是衡量其保护效果、使用寿命及适用性的核心依据,主要包括电化学性能、物理机械性能、化学成分三大类。这些指标直接影响阳极在不同环境中的“牺牲效率”和稳定性,以下是详细说明:
一、核心电化学性能指标
电化学性能决定了阳极能否有效提供保护电流,是选择和应用的核心判断标准。
1. 电极电位:阳极在特定环境中未形成电流时的自身电位,电位越负,与被保护体的电位差越大,驱动电压越高,越适合高电阻率环境。
2. 工作电位:阳极与被保护体形成回路时的实际电位;比开路电位略正,如镁锰合金在土壤中约-1.5~-1.6VvsCSE,反映阳极在“工作状态”下的实际驱动能力,需与被保护体的保护电位匹配,确保足够的电流密度。
3. 电流效率:阳极实际产生的有效保护电流与理论计算电流的比值;
土壤中≥50%;淡水中:≥45%;效率越高,阳极的“牺牲”越集中于保护作用,使用寿命越长。例如,电流效率50%意味着阳极每消耗1kg,仅500g用于产生保护电流。
4. 理论电容量与实际电容量
理论电容量单位质量阳极完全溶解时可释放的电量。镁的理论电容量为2200A·h/kg;实际电容量考虑电流效率后的有效电量。例如,镁锰合金实际电容量约1100~1320A・h/kg;决定阳极的使用寿命,是计算阳极尺寸的关键参数。
5. 腐蚀速率:单位时间内阳极的质量损耗;指土壤中:约 0.8~1.2g/(A・h);淡水中约1.0~1.5g/(A・h);腐蚀速率越快,阳极消耗越快,需更频繁更换。
二、物理机械性能指标
影响阳极的加工、安装及使用稳定性,尤其在复杂环境中。
1. 密度约1.7~1.8g/cm³。镁合金阳极更轻便,适合需要减重的场景,但强度较低,需避免剧烈碰撞。
2. 硬度:纯镁约25~30HB;镁锰合金约40~50HB。硬度低意味着易加工,但安装时需避免挤压变形。
3. 抗拉强度:纯镁约100~120MPa;镁锰合金约180~220MPa;反映阳极抗拉伸断裂的能力,用于判断是否适合悬挂安装。
4. 尺寸与形状公差:根据标准,阳极长度、直径的公差需控制在±2%以内,确保电流分布均匀。尺寸偏差过大会导致局部电流集中,加速阳极损耗或影响保护效果。