[发明专利]双重防止金属内胆锈蚀的系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属防锈蚀领域，具体应用于金属内胆（例如热水器内胆）的防锈蚀。

背景技术

对金属的电化学防锈蚀方法主要有二种。

一种是牺牲阳极法阴极保护：选择一种其自然电位比被保护金属更负的活泼金属或合金，把它与共同置于电解质环境中的被保护物从外部实现电连接，这种活泼金属或合金在所构成的电化学电池中为阳极而优先腐蚀，释放出电子使被保护金属阴极极化到所需电位范围，从而抑阻腐蚀实现保护。其缺点在于被腐蚀的活泼金属或合金需要定期更换，并且腐蚀产生的金属离子可能会对内胆中的液体产生污染。

另一种是外加电流法阴极保护：利用外部电源对被保护金属施加一定的负电流，使被保护金属的电极电位通过阴极极化达到规定的保护电位范围，从而抑阻腐蚀获得保护。目前这二种方法均已在金属内胆（如热水器内胆）的防锈蚀系统应用，只是对外加电流保护阴极方法有所改进，因为外加电流保护阴极方法涉及到三电极系统，而其中的参比电极因种种原因不便放在金属内胆中，从而有了二电极系统，如德国专利《保证阴极防腐保护的技术与仪器》（公开号：DE2916934B1），由担任辅助阳极的惰性电极钛电极在断电间隙时刻充当参比电极，从而才能实现三电极系统的功能。这种二电极系统代替三电极系统在实际应用中是可行的，但电路稍显复杂，若所设断电间隙稍有不当，就会在断电间隙中不能防腐或所测的阴极电位不准确，从而导致防腐不完备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种外加电流与牺牲阳极双重防止金属内胆锈蚀的系统及其方法，其中活泼金属棒在外加电流法中起到类似于参比电极的作用，即用活泼金属棒代替了三电极系统中的参比电极，而在电源停电时活泼金属棒作为牺牲阳极，即活泼金属棒具有类似于参比电极与牺牲阳极的双重功能，从而使系统具有外加电流法与牺牲阳极法双重防止金属内胆锈蚀的功能。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种双重防止金属内胆锈蚀的系统，其特征在于：它包括电流流向侦测电路、受控PWM电源、设置在金属内胆的电解质中的活泼金属棒和惰性金属棒，其中活泼金属棒为自然电位比金属内胆更负的活泼金属或合金，惰性金属棒为自然电位比金属内胆更正的惰性金属或合金；

受控PWM电源的正极输出端与惰性金属棒连接，受控PWM电源的负极输出端与金属内胆连接，受控PWM电源的负极输出端还通过采样电阻与活泼金属棒连接；

电流流向侦测电路包括电压比较器和所述的采样电阻，电压比较器的正相输入端和反相输入端分别连接在采样电阻的两端，电压比较器的输出端与受控PWM电源的控制端连接。

按上述方案，所述的活泼金属棒选用镁铝合金棒。

按上述方案，所述的活泼金属棒的自然电位在-1.0V_CSE至-1.20V_CSE之间。

一种基于上述双重防止金属内胆锈蚀的系统而实现的双重防止金属内胆锈蚀的方法，其特征在于：它包括以下2种模式：

牺牲阳极模式：受控PWM电源不工作，由活泼金属棒、采样电阻、金属内胆及电解质形成牺牲阳极回路，活泼金属棒与金属内胆形成原电池，以活泼金属棒为牺牲阳极对阴极即金属内胆实施保护；

外加电流模式：受控PWM电源工作，由惰性金属棒、受控PWM电源、金属内胆及电解质组成第一回路，由受控PWM电源、惰性金属棒、活泼金属棒、采样电阻及电解质组成第二回路；电流流向侦测电路实时检测采样电阻两端的电压，并将输出结果传送给受控PWM电源，受控PWM电源根据采样电阻两端电压的高或低电平值输出递增电流或递减电流，当采样电阻两端电压为0时，受控PWM电源输出稳定的所需保护电流；

所述的活泼金属棒在牺牲阳极模式中为牺牲阳极，在外加电流模式中类似于参比电极。

按上述方法，电流流向侦测电路是在由牺牲阳极回路与第二回路的公共电路即采样电阻的两端采样电压，并将这2个电压值同时分别送电压比较器的同相输入端和反相输入端，以电压比较器输出的高或低电平为判断总电流流向的依据。

按上述方法，所述的活泼金属棒选用镁铝合金棒。

按上述方法，所述的活泼金属棒的自然电位在-1.0V_CSE至-1.20V_CSE之间。

本发明的有益效果为：