2.3　镁牺牲阳极

纯镁电位很负，但自腐蚀严重。通过加入6%的铝和3%的锌，电位会变得较正些，但镁阳极的自腐蚀得以降低。加入锌，可以使镁阳极自身腐蚀更均匀一些，对其他杂质的影响也不再敏感。少量的铜、镍、硅、铁将使镁阳极电容量降低，电位变正。镍的含量要控制在0.001%以下，铜的含量要控制在0.05%以下，可以通过加入0.3%的锰来缓解铁的不利影响。由于锰的加入，铁的允许含量可以达到0.01%。

不仅镁阳极成分影响其电容量，环境因素也影响其电流效率。在理想的环境中，镁阳极电流效率可以达到50%，镁阳极电流效率随pH值减小而降低，当环境pH值小于5时，使用镁阳极是不现实的。另外，氯离子的增加将对镁阳极电流效率有不利影响，而硫酸根离子将提高镁阳极的电流效率。同时，和所有的牺牲阳极一样，镁阳极的电流效率还受其表面电流密度的影响。如图2-2所示，电流密度增大，电流效率提高。该曲线图是1949年由美国DOW化学公司研究总结的，说明镁阳极的自身腐蚀非常大，效率低，寿命很短。60多年过去了，并没有对该事实给予应有的重视。镁阳极的广泛应用，造成大量的能源浪费。当用镁阳极进行交流杂散电流排流时，其表面电流密度不能超过10A/m2，否则，镁阳极电位会正向偏移甚至正于金属铁的电位。

镁阳极可以应用到饮水罐的内壁保护，不会对人体健康产生不利影响。镁阳极具有高驱动电压、低电流效率、高造价的特性。根据形状以及电极电位（开路电位）的不同，镁阳极可用于电阻率在20～75Ω·m的土壤或淡水环境。一般不应用于土壤电阻率小于10Ω·m环境。高电位镁阳极的电位为-1.75V（CSE），如果结构的极化电位为-0.85V（CSE），阳极极化0.1V，则驱动电压0.80V；低电位镁阳极的电位为-1.55V（CSE），驱动电压0.6V。使用温度可以达到100℃。工程上，低电位镁阳极开路电位达到-1.45～-1.55V（CSE）；高电位镁阳极开路电位可以达到-1.65～-1.75V（CSE）。当牺牲阳极剩余量为最初重量的15%时，即认为阳极失效，所以，阳极的使用率一般取85%。镁阳极的电流效率约50%，受环境影响还可能更低。当土壤或水中含盐量较低时，电流输出小，因而，其自身腐蚀相对较大。当土壤电阻率高时，阳极输出电流小，阳极表面容易发生钝化，进一步加大接地电阻，使阳极输出电流进一步减小。此时，阳极开路电位并没有明显变化。可以通过增大阳极周围硫酸根离子浓度的方式改善阳极的输出电流，如加入硫酸钠。

测量阳极埋设位置的管道电位时，参比电极要尽量靠近管道。温度升高时，自身腐蚀加剧，效率降低。在海水中，其寿命很短，不宜采用。

镁阳极化学成分[2]见表2-1。

镁阳极电化学性能见表2-2。

镁阳极消耗量计算：

式中　I——阳极电流输出，A；

t——设计寿命，a；

U——电流效率（查曲线取得）；

Z——理论电容量，2200 A·h/kg；

Q——阳极使用率，85%；

W——阳极质量，kg。

镁阳极实物图见图2-3。

镁阳极规格见图2-4和表2-3，图2-5则为裸阳极及预填包镁阳极照片。