产品简介
容积式电热水器是热水器中最普通常用的一种，内胆的钢质材料又分为钢质塘瓷涂层、钢质镀锌、不锈钢等多种。国内众多热水器生产厂商采用的基本上是上述三种类型的内胆，钢质内胆长期处于70左右的热水环境中，内壁会受到严重腐蚀，腐蚀的产物对水质有一定的影响，导致内胆穿通报废。国外热水器专业厂商通常采用牺牲阳极阴极保护法进行解决内胆针孔腐蚀穿通的问题，这一方法已经相当成熟，而且商品化。但是国内的一些热水器生产厂商对此种阳极棒合金材料的制作及应用了解很少，因此用阴极保护有效控制内胆壁腐蚀的技术研究迫切需要普及。本公司是从事金属电化学腐蚀阴极保护专业公司，在此领域内公司与国外同行有着广泛合作。针对目前国内热水器生产企业和用户对此技术了解不多，借本刊就该项技术介绍给广大读者。
1 牺牲阳极材料的筛选评价
阴极保护技术用于电热水器内胆腐蚀防护，通常采用牺牲阳极法。牺牲阳极法是指将被保护金属与电位更负的活泼金属相偶接，由于两者电极电位不同，所以构成原电池，从而产生起阴极保护作用的阴极电流，这种比被保护金属电位更负的活泼金属即为牺牲阳极（热水器应用中通常称镁合金牺牲阳极棒）。
目前广泛采用的牺牲阳极材料主要有：锌、锌合金、铝合金、镁及镁合金等。这几种阳极中，镁及镁合金阳极的电位最低，对铁的驱动电位大，开路电位为-1.6V～-1.7V，特别适合在电阻率高的淡水中使用。另外镁元素也是人体所必需的，对人体无毒副作用。不足的是自腐蚀作用大，效率低（只有50％左右，由于电极表面析氢，负差异效应以及金属脱落原因所造成），消耗快。尽管有上述几方面的不足，但相对其它的牺牲阳极合金而言，镁合金作为热水器阳极还是首选材料。锌阳极的电流效率可达95％，在热水器中，锌作为牺牲阳极通常是以锌或电镀锌的形式，但锌阳极的钝化性能随着温度升高，锌电极电位正移，锌-铁电偶发生电位极性逆转，变成阴极反而会加速钢铁的腐蚀。其次是锌合金阳极在高温水中会发生晶间腐蚀，导致晶粒直接脱落而不产生保护电流，结果使其电流效率降低。铝基合金牺牲阳极一般应用于海水介质中，很少在淡水中应用，尤其是热水器中。美国曾开发了在淡水用的8020及K804铝合金牺牲阳极，但没有大规模推广应用，同时医学上已经发现铝在大脑中的聚积与老年痴呆症有一定的关系，因此这种合金的铝牺牲阳极在热水器中极少应用。
容积式热水器国外目前常采用的牺牲阳极材料由ASTMB843-93标准中的AZ63、AZ31系列超低杂质含量的镁合金，它们的典型化学成分为AZ63：A1 5.3％～6.7％，Zn 2.5％～3.5％，Mn 0.15％min点0.6％，Fe 0.003％max，Cu 0.02％max，Ni 0.001％max，Si 0.1％max，AZ31：A12.5％～3.5％，Zn 0.7％～1.3％，Mn 0.2％min，Fe 0.002％max，Cu 0.015max，Ni 0.001％max，Si 0.1％max。上述合金在20～80的热水中，开路电位为-1.55V～-1.65V，电流效率为53.3～60％。
2 容积式热水器内胆牺牲阳极保护设计
防止热水器内胆的腐蚀，最佳的保护方法是采用牺牲阳极和内壁涂层配合使用。一方面涂层有微孔和透搪缺陷，牺牲阳极保护完全可以弥补单一涂层保护的不足之处，另一方面阴极保护对裸露金属表面需要的保护电流很大，因此阳极消耗相当快，通常需要100-200mA／m2的电流密度才能给裸露碳钢表面提供保护，这在实际产品中显然是不可取的。如果有表面涂层时，保护电流密度大幅度下降。在设计过程中，这些参数最好是按实际情况采用专用的零电阻电流计进行实验测得。这是因为保护电流密度和许多因素有关，如内胆的材料涂层成份、厚度、阳极的安装位置、水介质的温度等因素。
阴极保护系统中，保护电流密度和保护电位的分布往往是不均匀的，靠近阳极的部位保护电流密度较大。但镁阳极在6-12cm之间有一定的自调能力，镁合金阳极的输出电流取决于金属表面的极化和碳酸盐表面膜形成，为了整个内胆获得良好保护效果，牺牲阳极的布置安装应使保护电位和电流密度尽可能地均匀分布。
牺牲阳极在阴极保护系统中，不断消耗，它的使用寿命决定了更换周期。容积式热水器的特殊阳极寿命一般设计在2年为佳，通常设计的阳极寿命由保护所需电流大小和阳极的尺寸来验算。根据多年做阴极保护系统的经验及国外的通常做法，在自来水介质中，要使涂搪瓷的碳钢钢板阴极化到-0.85V的临界保护电位，极化电流密度约为1.8mA／m2-5mA／m2.
牺牲阳极棒阳极有软化水质和除垢作用，能给内胆提供阴极保护，防止筒体腐蚀。欢迎广大用户就这方面进行技术交流。
