陰極保護的歷史

流的流動，阻止了電偶腐蝕的發(fā)生[26]。年）發(fā)現(xiàn)了（后來以他名字命名的）伽伐尼電流前很久，人們早已經(jīng)知道伏打電了”（30]。一種簡單易行的解決辦法，就是用鉛皮包住銅釘頭部，這樣消除了兩種金屬之間伽伐尼電伽伐尼電偶，釘子四周容易起化學作用的鉛板在海水里會腐蝕脫落。后來，造船廠找到了木殼板上蒙上一層鉛板防止蛙蟲鉆孔，鉛板是用銅釘釘在木板上的。在鉛與銅釘之間形成沉船里發(fā)現(xiàn)的釘子可以知道羅馬人已經(jīng)知道接觸腐蝕時伴隨有電流流動。當時人們在船的電池。他寫道：“所有這些發(fā)現(xiàn)足以證實，在意大利科學家伽伐尼用青蛙腿做實驗（1789文物管理局局長威爾海姆·昆尼格認為這些物品是人們通過電解工藝給小件珠寶鍍金時用的了類似的陶罐。人們推斷物品產(chǎn)自羅馬帝國時代（公元前27年至公元395年）,前任巴格達瀝青密封的銅質圓筒，內裝已經(jīng)銹蝕的鐵芯。在底格里斯河對岸的塞琉西王國廢城里也發(fā)現(xiàn)古時候，人們已經(jīng)知道經(jīng)過摩擦的琥珀會互相吸引，也知道其他一些電的效應。從舊1936年，在巴格達附近的胡約拉布爾發(fā)現(xiàn)了幾個大約14cm高的陶罐。罐內是細細的用

明極保護手冊人們并不清楚漢弗萊·戴維爵士（圖1-7)了海軍部的任務對1761年開始制造出的包銅木能高行防腐保護時，他是否知道這些見解。他進行了大量實驗室試驗，發(fā)現(xiàn)用鋅或鐵可以對銅實施陰極保(1812年，戴維已經(jīng)提出假說，即化學變化與變化是出于同一原因，或者至少由同一材料特性引起的。他相信，通過改變該材料的電荷狀態(tài)，能夠增加或減少化學反應力，只有帶有不同電荷的材料才能合在一起，假如原先是帶正電的材料被人為改變成等負電荷，那么這樣的約束就可以打破，因為它們再也不能參與腐蝕反應了。在1789年伽伐尼用青蛙腿做實驗的基礎上，開始有了伽伐尼電流和對電解質的研究。1797年意大利物理學家阿力山德魯·伏打在帕維亞發(fā)現(xiàn)了所謂的伏打電堆，這是第一次從電池產(chǎn)生出電流。其相圖1-7漢弗菜·戴維爵士反過程——電解，是1795年阿利克山德·馮·赫姆伯爾特從電解液里的鋅電極和銀電極構成的電解電池里發(fā)現(xiàn)的。1798年，里特爾注意到金屬的電勢序與按照金屬可氧化性的排列是一致的雖然這些發(fā)現(xiàn)并沒有上升到電化學理論的高度，但是戴維所做的解釋依然是令人驚嘆的。戴維已經(jīng)確定，銅在伽伐尼電勢序中是個帶有弱正電荷的金屬。他由此推斷，假如銅成為帶有弱負電荷的狀態(tài)，那么銅在海水里的腐蝕作用就可以被阻止。假如銅表面變成負極(即陰極）,那么所有化學反應，包括腐蝕都可以被阻止。為了解釋這一過程，戴維進行了實驗，他把拋光的銅試片浸在弱酸性的海水里。他在一個銅試片上焊上一塊錫，三天后，沒有焊接錫塊的銅試片明顯發(fā)生了腐蝕，而焊有錫塊的銅試片沒有任何腐蝕的跡象。戴維由此得出結論，像鋅或鐵等其他比較活潑的金屬可以用于腐蝕防護。戴維在他的弟子邁克爾·法拉第的協(xié)助下繼續(xù)進行實驗。從這項研究可知，鋅在什么位置顯然不是重要的。在另一塊焊有鐵試片的銅試片上，再與一塊鋅連接起來，結果，不僅是銅，鐵也受到防腐保護。戴維將他的這些研究成果報告給英國皇家學會和英國海軍部后，1824年，他被準許開始在包有銅板的戰(zhàn)艦上進行實船試驗。這些試驗是在樸次茅斯海軍基地進行的。戴維把鋅板和鑄鐵板附著在包有銅板的軍艦上防止發(fā)生腐蝕。他認定鑄鐵是最經(jīng)濟的材料。鑄鐵板厚5cm、長60cm,在九艘軍艦上取得令人滿意的結果，在錦釘和釘子已經(jīng)銹蝕的船殼上，僅在緊靠陽極的部位，才有點防腐效果。為了解釋這一現(xiàn)象，1824年，戴維又在薩馬蘭哥號戰(zhàn)艦上繼續(xù)進行實驗（圖1-8)。18

圖1-8薩馬蘭哥號戰(zhàn)艦構造圖從1824年3月到1825年1月，遠航到加拿大新斯科含半島的第一腹對鋼護板實施陰極保護的遠洋戰(zhàn)艦關系。正是這項偉大發(fā)現(xiàn)奠定了他的電解理論和陰極保護原理的科學基礎。1856年在漢諾威舉行的建筑工程師協(xié)會會議上，德國一個叫福里勒的電報檢查員報告了他在很長時間里進行的廣泛實驗探索的結果，“特別是對精鐵這種最重要的和廣泛使用的金屬的保護，因為精鐵構成橋梁、船閘、閘門等大型構筑物的最重要部分。”很明顯，他對戴維的實驗情況不甚了解。福里勒把鋅塊焊在鐵構件上或用螺釘固定在鐵件上，防止鐵件在海水里腐蝕。他得出結論，“由于伽伐尼電流的影響，鐵件無疑受到有效保護。”然而，要獲得一項成功的和實際可行的防腐技術，還需要以更大規(guī)模長時間進行更多實驗[31,32]。人們很少知道，1890年偉大的美國發(fā)明家愛迪生曾嘗試用外加電流對船只實施陰極保護，但是當時不具備合適的電源和陽極材料，所以他的設想沒有成功。1902年，K.科恩用外加直流電成功實現(xiàn)了實際的陰極保護。1906年，在卡爾斯魯厄工作的公用工程經(jīng)理赫伯特·蓋波特建造起第一座管道的陰極保護裝置。他采用10V/12A的直流發(fā)電機，能夠保護電車軌道電場范圍內的300m煤氣和供水管道[33]。圖1-9所示為1908年蓋波特獲得的德國專利的原理圖[34]。1913年秋季在日內瓦舉行的金屬學會大會上，用自耗式陽極的保護被叫做“電化學保護”。圖1-9林伯特·蓋波特的專利（DRPNo.211612)中的陰極保護原理為保護蒸汽鍋爐及其管子免于腐蝕，1905年E.G.坎伯蘭在美國使用陰極外加電流。圖1-10所示錄自相關的德國專利[35]。1924年，芝加哥鐵路公司的數(shù)臺機車配備了陰極保護以防止鍋爐腐蝕。以前，蒸汽鍋爐的加熱管必須每九個月就更換一次，“采用電法保護后顯著降低了費用。”丹麥的A.加爾代格爾用鋁陽極和外加直流電對熱水供水裝置進行內防腐保護，通過形成次生表面膜對熱水罐和連接管道實施陰極保護。在20世紀初，隨著不銹鋼的發(fā)展，金屬的鈍性在技術上變成腐蝕防護的重要考慮。