陰極防食技術は電気化学的防食技術の一種であり、腐食した金属構造物の表面に外部電流を流します。防食された構造物は陰極となり、金属腐食時に発生する電子移動を抑制し、腐食の発生を回避または低減します。

陰極防食技術は、犠牲陽極防食と印加電流防食に分けられます。この技術は基本的に成熟しており、土壌、海水、淡水、化学媒体における鋼管、送水ポンプ、ケーブル、港湾、船舶、タンク底、冷却器などの金属構造物の腐食制御に広く利用されています。

犠牲陽極陰極防食とは、異なる活性を持つ2種類の金属を同じ電解液中に浸漬するプロセスです。活性の高い金属は電子を失って腐食し、活性の低い金属は電子保護を受けます。このプロセスでは活性の高い金属が腐食するため、犠牲陽極陰極防食と呼ばれます。

外部電流陰極防食は、外部電源を介して周囲環境の電位を変化させることで実現されます。これにより、保護対象機器の電位は周囲環境の電位よりも低く保たれ、環境全体の陰極となります。これにより、保護対象機器は電子の損失によって腐食することはありません。

動作原理

銅およびアルミニウム合金を陽極とし、保護対象機器システムを陰極として使用します。銅陽極の電気分解で得られる銅イオンは有毒であり、海水と混合すると有毒環境を形成します。電解アルミニウム陽極はAl3+を生成し、陰極で生成されたOH-と反応してAl(OH)3を形成します。このAl(OH)3は放出された銅イオンを包み込み、海水とともに保護対象機器システムを流れます。このAl(OH)3は高い吸着能力を持ち、海水の流れが遅く、海洋生物が生息する可能性のある場所に拡散して、その生育を抑制します。銅アルミニウム陽極システムを海水中で電気分解すると、陰極として鋼管の内面にカルシウムとマグネシウムの緻密な層が形成され、電気分解によって生成された水酸化アルミニウムコロイドが海水とともに流れ、パイプラインの内壁に保護膜を形成します。カルシウムマグネシウムコーティングと水酸化アルミニウムコロイド膜は酸素の拡散を遮断し、濃度分極を高め、腐食速度を低下させることで、防汚・防食の目的を達成します。