Galvaaninen anodi
Galvaaninen anodi on pääkomponentti galvaanisessa katodisessa suojajärjestelmässä , jota käytetään suojaamaan maanalaisia tai vedenalaisia metallirakenteita korroosiolta .
Ne on valmistettu metalliseoksesta, jolla on "aktiivisempi" jännite (negatiivisempi pelkistyspotentiaali / positiivisempi sähkökemiallinen potentiaali ) kuin rakenteen metallilla . Kahden metallin välinen potentiaaliero tarkoittaa, että galvaaninen anodi syöpyy, jolloin anodin materiaalia kuluu enemmän kuin rakennetta.
Anodimateriaalin menetys johtaa vaihtoehtoiseen nimeen uhrautuva anodi .
Teoria
Lyhyesti sanottuna korroosio on kemiallinen reaktio , joka tapahtuu sähkökemiallisella mekanismilla ( pelkistysreaktio ). [1] Korroosion aikana tapahtuu kaksi reaktiota: hapetus, jossa elektronit poistuvat metallista (ja johtavat todelliseen metallihäviöön) ja pelkistys, jossa elektroneja käytetään veden tai hapen muuntamiseen hydroksidiksi . [2]
Useimmissa ympäristöissä hydroksidi-ionit ja rauta-ionit muodostavat rautahydroksidia , josta tulee lopulta hyvin tunnettu ruskea ruoste: [3]
Kun korroosiota tapahtuu, tapahtuu hapettumis- ja pelkistysreaktioita ja metallin pinnalle muodostuu sähkökemiallisia alkuaineita, jolloin osa alueista muuttuu anodiseksi (hapettuminen) ja osa katodiseksi (pelkistys). Elektronit virtaavat anodialueilta elektrolyyttiin , kun metalli syöpyy. Kääntäen, kun elektronit virtaavat elektrolyytistä katodivyöhykkeille, korroosionopeus vähenee. [4] (Elektronien virtaus on päinvastainen kuin sähkövirran virtaus ).
Kun metalli jatkaa syöpymistä, paikalliset potentiaalit metallin pinnalla muuttuvat ja anodi- ja katodialueet muuttuvat ja liikkuvat. Tämän seurauksena rautametallien koko pinnalle muodostuu yleinen ruostepinnoite, joka lopulta imee koko metallin. Tämä on enemmän yksinkertaistettu näkemys korroosioprosessista, koska sillä voi olla useita eri muotoja. [5]
Katodinen suojaus toimii ottamalla käyttöön toinen metalli (galvaaninen anodi), jolla on paljon suurempi anodipinta, jolloin kaikki virta virtaa ruiskutetusta anodista ja suojattava metalli muuttuu katodiseksi anodiin verrattuna. Tämä pysäyttää tehokkaasti hapettumisreaktiot metallipinnalla siirtäen ne galvaaniselle anodille, joka uhrataan suojatun rakenteen hyväksi. [6]
Jotta tämä toimisi, anodin ja suojattavan metallin välillä on oltava elektronireitti (esim. lanka tai suora kosketus) sekä ionipolku hapettimen (esim. vesi tai märkä maa) ja anodin välillä sekä niiden välillä. hapetin ja suojattava metalli muodostaen siten suljetun silmukan; joten pelkkä osan aktiivista metallia, kuten sinkkiä, kiinnittäminen vähemmän aktiiviseen metalliin, kuten ilmassa olevaan mietoon teräkseen (huono johdin ja siten ei suljettua piiriä), ei anna mitään suojaa.
Anodimateriaalit
Galvaanisina anodeina käytetään kolmea päämetallia: magnesiumia , alumiinia ja sinkkiä . Ne ovat kaikki saatavilla lohkojen, tankojen, arkkien tai leimattujen teippien muodossa. Jokaisella materiaalilla on omat etunsa ja haittansa.