陰極保護(hù)的歷史

陰極保護(hù)的歷史

流的流動(dòng)，阻止了電偶腐蝕的發(fā)生[26]。年）發(fā)現(xiàn)了（后來(lái)以他名字命名的）伽伐尼電流前很久，人們?cè)缫呀?jīng)知道伏打電了”（30]。一種簡(jiǎn)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(xué)作用的鉛板在海水里會(huì)腐蝕脫落。后來(lái)，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(shí)伴隨有電流流動(dòng)。當(dāng)時(shí)人們?cè)诖碾姵?。他寫道：“所有這些發(fā)現(xiàn)足以證實(shí)，在意大利科學(xué)家伽伐尼用青蛙腿做實(shí)驗(yàn)（1789文物管理局局長(zhǎng)威爾海姆·昆尼格認(rèn)為這些物品是人們通過(guò)電解工藝給小件珠寶鍍金時(shí)用的了類似的陶罐。人們推斷物品產(chǎn)自羅馬帝國(guó)時(shí)代（公元前27年至公元395年）,前任巴格達(dá)瀝青密封的銅質(zhì)圓筒，內(nèi)裝已經(jīng)銹蝕的鐵芯。在底格里斯河對(duì)岸的塞琉西王國(guó)廢城里也發(fā)現(xiàn)古時(shí)候，人們已經(jīng)知道經(jīng)過(guò)摩擦的琥珀會(huì)互相吸引，也知道其他一些電的效應(yīng)。從舊1936年，在巴格達(dá)附近的胡約拉布爾發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)大約14cm高的陶罐。罐內(nèi)是細(xì)細(xì)的用

明極保護(hù)手冊(cè)人們并不清楚漢弗萊·戴維爵士（圖1-7)了海軍部的任務(wù)對(duì)1761年開(kāi)始制造出的包銅木能高行防腐保護(hù)時(shí)，他是否知道這些見(jiàn)解。他進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用鋅或鐵可以對(duì)銅實(shí)施陰極保(1812年，戴維已經(jīng)提出假說(shuō)，即化學(xué)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(guò)改變?cè)摬牧系碾姾蔂顟B(tài)，能夠增加或減少化學(xué)反應(yīng)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(fù)電荷，那么這樣的約束就可以打破，因?yàn)樗鼈冊(cè)僖膊荒軈⑴c腐蝕反應(yīng)了。在1789年伽伐尼用青蛙腿做實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)始有了伽伐尼電流和對(duì)電解質(zhì)的研究。1797年意大利物理學(xué)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(guò)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(gòu)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(shì)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(méi)有上升到電化學(xué)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(shì)序中是個(gè)帶有弱正電荷的金屬。他由此推斷，假如銅成為帶有弱負(fù)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(fù)極(即陰極）,那么所有化學(xué)反應(yīng)，包括腐蝕都可以被阻止。為了解釋這一過(guò)程，戴維進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，他把拋光的銅試片浸在弱酸性的海水里。他在一個(gè)銅試片上焊上一塊錫，三天后，沒(méi)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(méi)有任何腐蝕的跡象。戴維由此得出結(jié)論，像鋅或鐵等其他比較活潑的金屬可以用于腐蝕防護(hù)。戴維在他的弟子邁克爾·法拉第的協(xié)助下繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。從這項(xiàng)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(lái)，結(jié)果，不僅是銅，鐵也受到防腐保護(hù)。戴維將他的這些研究成果報(bào)告給英國(guó)皇家學(xué)會(huì)和英國(guó)海軍部后，1824年，他被準(zhǔn)許開(kāi)始在包有銅板的戰(zhàn)艦上進(jìn)行實(shí)船試驗(yàn)。這些試驗(yàn)是在樸次茅斯海軍基地進(jìn)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(rèn)定鑄鐵是最經(jīng)濟(jì)的材料。鑄鐵板厚5cm、長(zhǎng)60cm,在九艘軍艦上取得令人滿意的結(jié)果，在錦釘和釘子已經(jīng)銹蝕的船殼上，僅在緊靠陽(yáng)極的部位，才有點(diǎn)防腐效果。為了解釋這一現(xiàn)象，1824年，戴維又在薩馬蘭哥號(hào)戰(zhàn)艦上繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（圖1-8)。18

圖1-8薩馬蘭哥號(hào)戰(zhàn)艦構(gòu)造圖從1824年3月到1825年1月，遠(yuǎn)航到加拿大新斯科含半島的第一腹對(duì)鋼護(hù)板實(shí)施陰極保護(hù)的遠(yuǎn)洋戰(zhàn)艦關(guān)系。正是這項(xiàng)偉大發(fā)現(xiàn)奠定了他的電解理論和陰極保護(hù)原理的科學(xué)基礎(chǔ)。1856年在漢諾威舉行的建筑工程師協(xié)會(huì)會(huì)議上，德國(guó)一個(gè)叫福里勒的電報(bào)檢查員報(bào)告了他在很長(zhǎng)時(shí)間里進(jìn)行的廣泛實(shí)驗(yàn)探索的結(jié)果，“特別是對(duì)精鐵這種最重要的和廣泛使用的金屬的保護(hù)，因?yàn)榫F構(gòu)成橋梁、船閘、閘門等大型構(gòu)筑物的最重要部分?！焙苊黠@，他對(duì)戴維的實(shí)驗(yàn)情況不甚了解。福里勒把鋅塊焊在鐵構(gòu)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(jié)論，“由于伽伐尼電流的影響，鐵件無(wú)疑受到有效保護(hù)?！比欢?，要獲得一項(xiàng)成功的和實(shí)際可行的防腐技術(shù)，還需要以更大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行更多實(shí)驗(yàn)[31,32]。人們很少知道，1890年偉大的美國(guó)發(fā)明家愛(ài)迪生曾嘗試用外加電流對(duì)船只實(shí)施陰極保護(hù)，但是當(dāng)時(shí)不具備合適的電源和陽(yáng)極材料，所以他的設(shè)想沒(méi)有成功。1902年，K.科恩用外加直流電成功實(shí)現(xiàn)了實(shí)際的陰極保護(hù)。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(hù)裝置。他采用10V/12A的直流發(fā)電機(jī)，能夠保護(hù)電車軌道電場(chǎng)范圍內(nèi)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(guó)專利的原理圖[34]。1913年秋季在日內(nèi)瓦舉行的金屬學(xué)會(huì)大會(huì)上，用自耗式陽(yáng)極的保護(hù)被叫做“電化學(xué)保護(hù)”。圖1-9林伯特·蓋波特的專利（DRPNo.211612)中的陰極保護(hù)原理為保護(hù)蒸汽鍋爐及其管子免于腐蝕，1905年E.G.坎伯蘭在美國(guó)使用陰極外加電流。圖1-10所示錄自相關(guān)的德國(guó)專利[35]。1924年，芝加哥鐵路公司的數(shù)臺(tái)機(jī)車配備了陰極保護(hù)以防止鍋爐腐蝕。以前，蒸汽鍋爐的加熱管必須每九個(gè)月就更換一次，“采用電法保護(hù)后顯著降低了費(fèi)用。”丹麥的A.加爾代格爾用鋁陽(yáng)極和外加直流電對(duì)熱水供水裝置進(jìn)行內(nèi)防腐保護(hù)，通過(guò)形成次生表面膜對(duì)熱水罐和連接管道實(shí)施陰極保護(hù)。在20世紀(jì)初，隨著不銹鋼的發(fā)展，金屬的鈍性在技術(shù)上變成腐蝕防護(hù)的重要考慮。