阳极保护原理

阳极保护基本原理

当某种金属浸入电解质溶液时，金属表面与溶液之间就会建立起一个电位，腐蚀电化学中把这个电位称为自然腐蚀电位。其值的大小取决于它所浸入的溶液和金属合金。不同的金属在一定的溶液中的电位是不一样的,而同一种金属由于其各部位间存在着电化学不均一性而造成不同部位间产生一定的电位差值，正是这种电位差值导致了金属在电解质溶液中的电化学腐蚀。

向浸在电解质中的金属施加直流电，金属的自然腐蚀电位会发生变化，这个过程称为金属极化。所通电流为正电流时，金属作为阳极其电位向正方向变化的过程称作阳极极化；反之，通过的电流为负电流时,金属作为阴极其电位向负方向变化的过程称为阴极极化。把电流密度和要求达到这个电流密度的电位之间的对应关系画成的曲线称为极化曲线，典型的极化曲线如图一所示。

当具有钝化性能倾向的金属浸入到浓硫酸中，向其施加阳极电流，当电位上升到自然腐蚀电位以上时，电流密度就会开始增加。此时，在金属表面上能够生成一层具有很高耐蚀性能的钝化膜而使电流减少，当薄膜形成后，电流实际上就降到了一个非常低的值，在此状态下，不再发生金属腐蚀，此时称金属被“钝化”。继续施加较小的电流就可以维持这种钝化状态，钝态金属表面溶解量很小从而防止了金属的腐蚀，这就是阳极保护的基本原理。

浓硫酸不锈钢设备（或管道、分酸器）阳极保护的工作原理是把与浓硫酸接触的全部金属表面作为阳极，另外在其内设置一根或几根阴极（棒状阴极与点状阴极），这样，阳极、阴极与浓硫酸溶液形成电流回路，向与浓硫酸接触的金属表面（浓硫酸冷却器或浓硫酸输送管道或分酸器或酸槽）施加一定的电流，使其达到“钝化”的状态，然后进入稳定钝化区并通过施加一定的电流来维持其电位处于这个区域，依靠在钝化区形成的钝化膜降低浓硫酸冷却器或浓硫酸管道或分酸器在浓硫酸中的腐蚀。

图1为典型的钝性金属阳极化曲线。曲线中表示出四个特性区：

A．活化区(曲线中AB段)

施加阳极电流时，金属表面发生如下反应:Fe Fe2+＋2e，此区处于活性溶解状态，且电位越大，电流密度越大，电流密度的大小反应出腐蚀的快慢。当电流密度超过峰值点后(图中B点)，电流急剧下降，这个峰值点对应的i致钝称为致钝电流密度，对应的电位称为“致钝电位”。

B．活化——钝化区(BC段)

金属处于由活化状态向钝化状态的突变过程中，金属开始钝化，电流急剧下降，在金属表面可能生成二价到三价的不稳定氧化物。此区域阳极反应中活化溶解与钝化过程同时共同存在。

图1 典型的阳极钝化曲线

C ．稳定钝化区(C

D 段)

不锈钢中金属元素发生氧化反应，生成高价氧化物(膜)，这种氧化物溶解量很小，即腐蚀速率很低，这正是阳极保护所需要的电位控制区，我们称之为“钝化区”。表现出随着电位的变化对应的电流变化很小的特征。对应的电流密度称为“维钝电流密度”，可由控制仪器的输出电流反应出来。

D ．过钝化区(DF 段)

当电位高于稳定钝化区，电流又出现增大现象，钝化膜转化成可溶性的氧化物而遭受破坏，金属腐蚀重新加剧，这个区域称为过钝化区。 A B C

D

F 电位 (+E)

E 过钝化

E 保护

E 钝化电流密度 (lgi )

过钝化区

稳定钝化区

活化-钝化区活化区

i 维钝i 致钝