陰極防食とは

陰極防食は、金属構造物を腐食から保護する方法です。 これらの構造体の元となる金属（通常はスチール）は、水と頻繁に接触すると酸化反応により腐食しやすくなります。 この反応は、金属が電子を放出することを伴い、水に溶解した微量の塩によって促進され、水を電解質として機能させます。 したがって、腐食は電気化学プロセスと見なすことができます。 陰極保護は、陽極としてより電気陽性な金属を使用する電気化学セルをセットアップすることにより、金属構造体を陰極、つまり正に帯電した電極に変え、構造体が周囲に電子を失わないようにします。

この保護方法は、地下のパイプやタンクで使用できます。 電気鉄塔などの地上構造物。 船や掘削リグなどの部分的に水没した構造物。 鉄筋コンクリートの鋼棒を保護するためにも使用できます。 腐食に強い金属は、鋼よりも高価になる傾向があり、必要な強度が不足する可能性があります。そのため、腐食する可能性のある他の金属もこの方法で保護される可能性がありますが、通常、腐食保護された鋼が最良の選択肢です。

鉄は主に鉄で構成され、鉄の酸化還元電位は-0.41ボルトです。 これは、雨などのこの金属と接触する可能性のある水などの負の酸化還元電位が少ない環境では、電子を失う傾向があることを意味します。 鉄と接触している水滴は、鉄が反応Fe-> Fe ²⁺ + 2e-によって酸化される電気化学セルを形成します。 鉄II（Fe ²⁺ ）イオンは水中の溶液に入り、電子は金属を流れ、水の端では、電子、酸素、水の相互作用により水酸化物（OH-）イオンが生成されます。反応：O ₂ + 2H ₂ O + 4e--> 4OH- 負の水酸化物イオンは、水中の正の鉄IIイオンと反応して、不溶性の鉄II水酸化物（Fe（OH） ₂ ）を形成し、その後、錆としてよく知られている酸化鉄III（Fe ₂ O ₃ ）に酸化されます。

代替の電子源を提供することにより、この腐食を防止しようとする陰極保護の主な方法は2つあります。 ガルバニック保護では、保護対象の金属よりも負の酸化還元電位を持つ金属が絶縁ワイヤで構造に接続され、アノードを形成します。 -2.38ボルトの酸化還元電位のマグネシウムがこの目的によく使用されます。他の一般的に使用される金属はアルミニウムと亜鉛です。 この手順により、アノードからカソードとして機能する構造体に電流が流れる電気セルが設定されます。 陽極は電子を失い、腐食します。 このため、「犠牲陽極」として知られています。

電気的陰極防食の問題は、最終的に、陽極がもはや保護を提供せず、交換する必要がある点まで腐食することです。 代替の陰極保護システムは、Impressed Current Cathodic Protection（ICCP）です。 これは、陽極から保護対象の構造体への電流を生成するために電源が使用されることを除き、ガルバニック法に似ています。 交流（AC）ではなく直流（DC）が必要なので、整流器を使用してACをDCに変換します。 この方法は、アノードとその周囲との反応によって生成されるのではなく、外部から電流が供給されるため、アノードの寿命が大幅に延長されるため、はるかに持続的な保護を提供します。