Anod galvanic
Anodul galvanic este componenta principală a unui sistem de protecție catodică galvanică utilizat pentru a proteja structurile metalice subterane sau subacvatice de coroziune .
Sunt realizate dintr-un aliaj metalic cu o tensiune mai „activă” (mai mult potențial de reducere negativ/mai mult potențial electrochimic pozitiv ) decât metalul structurii. Diferența de potențial dintre cele două metale înseamnă că anodul galvanic se corodează, astfel încât materialul anodului este consumat mai mult decât structura.
Pierderea materialului anodic duce la denumirea alternativă de anod de sacrificiu .
Teorie
Pe scurt, coroziunea este o reacție chimică care are loc printr-un mecanism electrochimic ( reacție redox ). [1] În timpul coroziunii, au loc două reacții: oxidare, în care electronii părăsesc metalul (și au ca rezultat pierderea reală a metalului) și reducerea, în care electronii sunt utilizați pentru a transforma apa sau oxigenul în hidroxizi . [2]
În majoritatea mediilor, ionii de hidroxid și ionii feroși formează hidroxid feros , care în cele din urmă devine bine-cunoscuta rugina maro: [3]
Când se produce coroziune, au loc reacții de oxidare și reducere și pe suprafața metalului se formează elemente electrochimice, astfel încât unele zone devin anodice (oxidare), iar altele catodice (reducere). Electronii curg din regiunile anodice în electrolit pe măsură ce metalul se corodează. În schimb, atunci când electronii curg din electrolit în zonele catodice, viteza de coroziune scade. [4] (Fluxul de electroni este în direcția opusă fluxului de curent electric ).
Pe măsură ce metalul continuă să se corodeze, potențialele locale de la suprafața metalului se vor schimba, iar regiunile anodului și catodic se vor schimba și se vor mișca. Ca urmare, în metalele feroase, pe întreaga suprafață se formează o acoperire generală de rugină, care va absorbi în cele din urmă întregul metal. Aceasta este mai mult o viziune simplistă a procesului de coroziune, deoarece poate lua mai multe forme diferite. [5]
Protectia catodica functioneaza prin introducerea unui alt metal (anod galvanic) cu o suprafata anodica mult mai mare astfel incat tot curentul va curge din anodul injectat iar metalul de protejat va deveni catodic in comparatie cu anodul. Acest lucru oprește efectiv reacțiile de oxidare pe suprafața metalului, transferându-le la anodul galvanic, care va fi sacrificat în favoarea structurii protejate. [6]
Pentru ca acest lucru să funcționeze, trebuie să existe o cale de electroni între anod și metalul care trebuie protejat (de exemplu, sârmă sau contact direct), precum și o cale ionică între oxidant (de exemplu apă sau sol umed) și anod și între oxidantul și metalul de protejat, formând astfel o buclă închisă; deci pur și simplu lipirea unei părți dintr-un metal activ, cum ar fi zincul, de un metal mai puțin activ, cum ar fi oțelul moale, în aer (conductor slab și, prin urmare, fără circuit închis) nu va oferi nicio protecție.
Materiale pentru anozi
Trei metale principale sunt utilizate ca anozi galvanici: magneziu , aluminiu și zinc . Toate sunt disponibile sub formă de blocuri, tije, foi sau bandă ștanțată. Fiecare material are propriile sale avantaje și dezavantaje.