預包裝鎂合金犧牲陽極是用于金屬結構陰極保護的標準化產品,核心是鎂合金陽極體,并通過配套包裝材料實現電連接、電流調節和環境適配功能。其組成可拆解為核心功能層、輔助結構層和防護包裝層三大模塊:
一、核心功能層:鎂合金陽極體
鎂合金陽極體是實現“犧牲陽極保護”的關鍵,通過自身優先腐蝕為被保護金屬提供陰極電流,其成分需嚴格符合行業標準,典型成分及作用如下:
鎂(Mg):90%~98%,基體金屬,提供主要的犧牲電流,通過氧化反應釋放電子;鋁(Al):3%~6%,細化合金晶粒,提高陽極機械強度;降低鎂的腐蝕速率,減少“負差異效應”;鋅(Zn):0.5%~2% ,調節陽極開路電位;改善陽極表面腐蝕均勻性,避免“點蝕”或“局部溶解”;錳(Mn):0.1%~0.5% ,除合金中的有害雜質;提高陽極在土壤、淡水環境中的耐蝕穩定性;雜質(Fe、Ni、Cu):≤0.01%(總和),嚴格控制的有害成分,過量會導致陽極“鈍化”或“無效腐蝕”,大幅降低保護壽命;
根據應用場景,鎂合金陽極會分為不同型號,例如:高電位鎂合金適用于土壤、淡水環境,保護鋼鐵管道;低電位鎂合金適用于海水環境,避免對鄰近敏感金屬(如銅合金)造成過保護。
二、輔助結構層:實現電連接與電流調節
1. 導電芯棒(陽極引出極)
材質:通常為低碳鋼或鍍鋅鋼,需具備良好的導電性和與鎂合金的結合性;
形態:多為圓鋼或扁鋼,一端與陽極體通過“鑄造一體成型”,另一端預留螺紋或焊接端,用于與被保護金屬的電纜連接;
作用:將鎂合金腐蝕產生的電子導出,傳遞到被保護金屬表面,形成陰極保護回路。
2. 填充料(活化與電流調節層)
填充料是預包裝陽極的“關鍵輔助材料”,直接影響陽極的電流輸出效率和壽命,通常為粉末狀混合材料,填充在陽極體與外包裝管之間,典型配方及作用如下:
石膏(CaSO??2H?O):30%~40% ,吸收環境水分,保持填充層濕潤,為電化學反應提供電解質環境;調節填充料的固化速度,避免陽極初期電流過大;
膨潤土(蒙脫石):40%~50% ,具有高吸水性和膨脹性,形成致密的導電層,減少電流“泄漏”;固定陽極體位置,避免陽極與土壤直接接觸導致的局部腐蝕;
硫酸鈉(Na?SO?):10%~20%,強電解質,提高填充層的導電率,降低陽極與土壤的接觸電阻;活化陽極表面,確保陽極穩定釋放電流;
微量緩蝕劑(如 Na?CO?):≤5% 抑制鎂合金陽極的“氫脆”或“局部過腐蝕”,延長陽極壽命 ;
3. 導流網/透氣層(可選)
部分預包裝陽極會在填充料與外包裝之間增加一層化纖編織網,作用是:固定填充料,防止粉末流失;允許水分和離子滲透,不阻礙電化學反應;避免外包裝破損時填充料直接接觸土壤,影響電流分布。
三、防護包裝層:物理保護與環境適配
外包裝的作用是保護陽極體、填充料免受運輸和施工損傷,同時適應不同敷設環境,主要分為2類:
1. 內包裝管材質:多為硬聚氯乙烯管或聚乙烯管,具備耐土壤腐蝕、抗擠壓的特性;結構:管體一端封閉,另一端預留開口;作用:固定陽極體和填充料的相對位置,防止施工時填充料壓實或陽極移位,同時隔離土壤中的雜質對陽極的直接侵蝕。
2. 外包裝材質:通常為牛皮紙復合編織袋或塑料薄膜袋,部分產品會增加防水膜;標識:必須標注陽極型號、規格、開路電位、額定電流、生產日期及執行標準,確保選型和施工合規;作用:保護內包裝管在運輸、儲存過程中免受碰撞、潮濕影響,同時提供產品關鍵信息。