鎂合金犧牲陽極是一種通過犧牲自身（陽極）保護被保護金屬（陰極） 的電化學防腐材料，核心原理是利用鎂合金的高電化學活性，在電解質環境（如土壤、海水）中優先發生氧化反應，為被保護體（如管道、儲罐、海洋結構件）提供持續的陰極保護電流，避免其發生腐蝕。以下從核心材質、關鍵特點、適用場景及注意事項展開具體介紹：

一、核心材質：鎂合金的成分組成

鎂合金犧牲陽極的性能由其合金成分決定，需在 “高電化學活性”“足夠機械強度”“低雜質含量” 之間平衡，常見標準成分（參考 GB/T 17731-2019《鎂合金犧牲陽極》及國際標準 ASTM B843）分為兩類：

1. 純鎂型陽極（Mg ≥ 99.95%）

成分特點：以高純度鎂為基體，雜質（如 Fe、Ni、Cu）含量極低（Fe≤0.005%、Ni≤0.001%、Cu≤0.005%）—— 雜質會顯著降低陽極活性，甚至導致 “鈍化”（陽極表面形成氧化膜，停止釋放電流）。

電化學性能：開路電位約 -1.75V（相對于飽和硫酸銅參比電極，CSE），理論電容量約 2200A?h/kg，實際利用率約 50%~60%（因腐蝕產物附著影響電流釋放）。

局限性：機械強度低（易脆斷）、電流效率較低，僅適用于低電阻電解質環境（如淡水、純凈土壤），現已較少單獨使用。

2. 鎂合金型陽極（主流類型）

通過添加合金元素（如 Al、Zn、Mn）改善機械性能和電化學活性，分為 “Mg-Al-Zn-Mn 系” 和 “Mg-Mn 系”，其中Mg-Al-Zn-Mn 系是目前應用廣泛的類型：

合金類型 關鍵成分（質量分數） 核心作用 標準型號（示例）

Mg-Al-Zn-Mn 系 Al：5%~7%、Zn：2%~3%、Mn：0.1%~0.5% Al/Zn 提升電流效率和活性；Mn 降低 Fe 雜質危害，抑制 “氫脆” GB/T 17731-2019 中 “AZ63”

ASTM B843 中 “AZ63A”

Mg-Mn 系 Mn：0.5%~1.3% 提升耐蝕性和機械強度，活性略低于 AZ 系 GB/T 17731-2019 中 “M1”

電化學性能：AZ 系陽極開路電位約 -1.65V~-1.70V（CSE），理論電容量約 2100A?h/kg，實際利用率可達 70%~80%，電流輸出更穩定，是工業主流選擇。

二、關鍵特點：優勢與局限性

鎂合金犧牲陽極的特點由其材質特性決定，需結合應用場景權衡使用：

1. 核心優勢

高電化學活性，保護范圍廣

鎂的標準電極電位（-2.37V，相對于標準氫電極 SHE）遠低于鋼鐵（-0.44V，SHE），在電解質中能快速建立電位差，釋放充足的陰極保護電流 —— 即使在高電阻環境（如干燥土壤、低 conductivity 淡水）中，仍能有效保護（對比鋅合金陽極，僅適用于低電阻環境）。

無需外部電源，運維成本低

屬于 “自驅動” 防腐系統，無需像 “外加電流陰極保護” 那樣鋪設電纜、安裝整流器，施工后僅需定期檢測（如測量電位、檢查陽極消耗情況），適合偏遠地區（如油氣管道、地下儲罐）或難以供電的場景（如海底結構）。

對環境友好，無二次污染

鎂合金的腐蝕產物（如 Mg (OH)?、MgCO?）為、可降解物質，不會對土壤、海水造成污染，符合環保要求（對比部分重金屬陽極，如鎘合金，已逐步被限制使用）。

安裝靈活，適配復雜結構

可制成多種形態（棒狀、塊狀、帶狀、管狀），適配不同被保護體：如棒狀陽極用于地下管道沿線，塊狀陽極用于儲罐底部，帶狀陽極用于異形結構（如閥門、法蘭）。

2. 主要局限性

自身消耗快，壽命較短

因活性高，鎂合金陽極的消耗速率遠高于鋅合金、鋁合金陽極（相同電流輸出下，鎂陽極壽命約為鋅陽極的 1/3~1/2），需根據保護期限定期更換，長期成本較高（適合短期保護或小范圍保護）。

耐高濃度電解質能力差

在高鹽度、高溫度環境（如濃海水、高溫土壤）中，陽極會發生 “過腐蝕”（電流釋放過快，導致局部溶解不均），不僅縮短壽命，還可能產生 “負差異效應”（電流增大但保護效果下降），此時更適合用鋁合金陽極。

機械強度較低，易損壞

鎂合金本身硬度低（HB 約 30~50）、抗沖擊性差，運輸或安裝時若碰撞、擠壓，易出現裂紋或斷裂，需配套保護套（如聚乙烯套管）。

三、適用場景與典型應用

鎂合金犧牲陽極的應用需匹配其 “高活性、適用于高電阻環境” 的特點，主要場景包括：

地下金屬管道：如油氣輸送管道、城市供水管網（土壤電阻率＞100Ω?m 時優先選用，保護管道外壁免受土壤腐蝕）；

地下儲罐 / 容器：如燃油儲罐、化工原料儲罐的底部和側壁，防止土壤或地下水腐蝕；