牺牲阳极法是最早应用的电化学保护法。它简单易行，又不干扰邻近的设施。牺牲阳极还是抗干扰腐蚀的一种手段，可用来排流、防雷及防静电接地。与强制电流保护法相比，牺牲阳极法具有独特的优点和功能，因而同样受到人们的重视。
近年来，牺牲阳极技术在我国得到了推广和发展。在生产上也向标准化、系列化方向发展。并在油、气管道、海船及海上结构物的防护上得到了成功的应用。
一、牺牲阳极保护原理
根据电化学原理，把不同电极电位的两种金属置于电解质体系内，当有导线连接时就有电流流动，这时，电极电位较负的金属为阳极、利用两金属的电极电位差作阴极保护的电流源。这就是牺牲阳极法的基本原理。见图10-54。
二、牺牲阳极材料
由于牺牲阳极法是通过阳极自身的消耗，给被保护金属体提供保护电流。因此，对牺牲阳极材料就产生了性能要求。
图10-54 牺牲阳极装配示意图
1．要有足够负的电位，在长期放电过程中很少极化。
2．腐蚀产物应不粘附于阳极表面，疏松易脱落，不可形成高电阻硬壳，且无污染。
3．自腐蚀小，电流效率高。
4．单位重量发生的电流量大，且输出电流均匀。
5．有较好的力学性能，价格便宜，来源广。
常用的牺牲阳极有镁及镁合金、锌及锌合金以及铝合金三大类。它们的电化学性能见表10-59。牺牲阳极的电化学性能取决于材料的成分和杂质含量。在牺牲阳极的标准规范中都有规定。
表10-59 牺牲阳极的电化学性能
| 性能 | 单位 | Zn、Zn合金 | Mg、Mg-Mn | Mg-6Al-3Zn | Al-Zn-In | |
| 相对密度 | g/cm3 | 7.1 | 1.74 | 1.77 | 2.83 | |
| 阳极开路单位(SCE) | V | -1.03 | -1.56 | -1.48 | -1.08 | |
| 相对铁的保护的电位差 | V | -0.20 | -0.75 | -0.65 | -0.25 | |
| 理论发生电量 | Ah/g | 0.82 | 2.20 | 2.21 | 2.87 | |
| 海水中(3mA/cm2) | 电流效率 | % | 95 | 50 | 55 | 80 |
| 实际发生电量 | Ah/g | 0.78 | 1.10 | 1.22 | 2.30 | |
| 消耗率 | kg/A·a | 11.8 | 8.0 | 7.2 | 3.8 | |
| 土壤中(0.03mA/cm2) | 电流效率 | % | 65 | 40 | 50 | 65 |
| 实际发生电量 | Ah/g | 0.53 | 0.88 | 1.11 | 1.85 | |
| 消耗率 | kg/A·a | 17.25 | 10.0 | 7.92 | 4.68 | |
三、牺牲阳极种类及规格型号
(一)镁合金牺牲阳极
镁是比较活泼的金属，表面不易极化，电极电位比较负，所以是理想的牺牲了极材料。但是，钝镁的电流效率不高，造价太高，所以一般都使用镁合金做牺牲阳极材料。目前世界上流行的镁阳极成分很多，但归纳起来只有三个系列：高纯镁系、镁锰系和镁铝锌锰系。其典型的代表成分见表10-60。这三个系列中，Mg-6 Al-3 Zn-0.15Mn是使用最广泛的，也是国内定型生产的商品化镁阳极，用于土壤和淡水中性能最佳。
表10-60 镁合金牺牲阳极的典型成分
| 系列 | 成分(质量分数%) | 备注 | |||||||
| Al | Zn | Mn | Mg | Si | Cu | Ni | Fe | ||
| 纯镁 | <0.01 | <0.03 | <0.01 | >99.95 | <0.01 | <0.001 | <0.001 | <0.002 | JISH6125 |
| 镁锰 | <0.01 | - | 0.5～1.3 | 余量 | - | <0.02 | <0.001 | <0.03 | Galvomag |
| 镁铝 锌锰 | 5.3～6.7 | 2.5～3.5 | 0.15～0.6 | 余量 | <0.1 | <0.02 | <0.03 | <0.005 | SYJ19-1986 |
镁阳极的化学成分应符合表10-61的规定。镁阳极电化学性能必须符合表10-62的指标。
表10-61 镁阳极化学成分
| 合金元素 | 杂质不大于(质量分数，%) | ||||||
| Al | Zn | Mn | Mg | Fe | Ni | Cu | Si |
| 5.3～6.7 | 2.5～3.5 | 0.15～0.6 | 余量 | 0.005 | 0.003 | 0.02 | 0.1 |
表10-62 镁阳极电化学性能
| 项目 | 单位 | 指标 | 测试方法 |
| 开路电位 | V | ≤-1.50 | (Cu/CuSO4)SYJ23-1986 |
| 理论电容量 | A·h/kg | 2210 | 按化学成分计算 |
| 电流效率 | % | ≥55 | GB/T4948-1985附录C |
注：GB/T 4948—1985附录C的介质为海水·本标准应用时试验介质应改用当地土壤，并用当地地下水饱和，在被检阳极四周应有5～10mm厚的填包料。
镁阳极规格按净重分为2kg、4kg、8kg、11kg、14kg和22k6种。其形式均为梯形断面。2kg阳极参考长度为206mm，4kg阳极参考长度为360mm，其余均为700mm。
用作导电的钢芯，采用直径不小于6mm的钢筋制成。钢芯表面应镀锌，外露长度为100mm。阳极基体和钢芯必须结合好，接触电阻应小于0．001Ω。
镁阳极表面为铸造表面，其表面应清洁、平滑，无明显铸造缺陷。
镁阳极应储存在室内仓库内，严禁沾染油污、油漆和接触酸、碱、盐等化工产品。
在镁阳极验收时，应对外观、重量进行检验。钢芯与阳极的接触电阻、化学成分及电化学性能，应按批量进行抽样检查。抽查率为3%，但至少不少于3支。若不合格，加倍抽查，其中再有一支不合格，则判定该批不合格。当化学成分不合格，而接触电阻和电化学性能合格时，可以使用。接触电阻测试方法是GB/T 4948—1985附录B；化学成分分析方法按供方采用的标准方法进行；电化学性能按表10-62中的测试方法进行。
镁阳极的优点：对钢铁阴极保护(-0．85V)的激励电压力-0.7V左右，适应的土壤电阻率范围广，阳极表面不极化，腐蚀产物易脱落。不宜用于易燃液体环境中。
(二)锌牺牲阳极
锌是阴极保护中应用最早的牺牲阳极材料。锌的电极电位比铁负，表面不易极化，是理想的牺牲阳极材料。锌不仅可以用于低电阻率土壤中，还可广泛用于海洋中。目前，锌牺牲阳极成分均已标准化。如ASTMB418、GB4950等。从阳极成分来分，锌阳极可分为两个系列：高纯锌系和锌铝镉系。它们的成分见表10-63中。
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