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牺牲阳极的阴极保护法具有许多显著优点，在海洋构筑物方面具有广泛的应用。但是由于阴极保护初期所需保护电流密度约为整个保护周期平均电流密度的3~5倍，采用普通牺牲阳极进行保护时，存在资源浪费和使被保护构筑物负重过大的问题。有文献采用镁阳极包覆铝合金牺牲阳极来解决初期保护电流密度大而中期保护电流密度小的矛盾，但是镁易燃，与铝合金熔点差别大、膨胀系数也不同，加工困难。基于电流密度和牺牲阳极材料两方面的目的，本论文研制了一种Al Al型复合阳极，保护前期，铝活性阳极电位更负，可以提供大的电流密度，在不增加阳极数量的情况下，其所提供的电流可满足钢结构初期对保护电流的需求。中后期活性阳极消耗殆尽，钢结构所需保护电流密度已经很小，常规铝基牺牲阳极开始释放电流，对钢结构实施长期、稳定的保护。采用恒电流法、4天加速试验法、极化曲线法、电化学阻抗法等，分别研究了Al Zn In Ga Sn Bi、Al Mg Ga Sn和Al Mg Ga Sn In三个系列牺牲阳极的电化学性能，确定活性铝基牺牲阳极材料的最佳配方；活性阳极与基底阳极复合，研究耦合电位、活性阳极极化特征；模拟实海进行活性阳极和复合阳极不同面积比的大尺度实验，研究复合阳极的电化学性能。结果表明，Al Mg Ga Sn In系阳极工作电位较负，电流效率较高，是作为复合阳极中活性阳极材料的最佳选择。其中21#活性牺牲阳极的开路电位在1.413~1.519V（vs. SCE）之间，工作电位在1.052~1.318V（vs. SCE）之间，电流效率较高，并且在海水中极化性能较好，选择其作为复合阳极中的活性阳极。21#活性阳极的全寿命实海模拟实验表明其初期大电流放电，初始极化能力较好，钢板得到了有效地保护，平均电流效率为81.8%。随着阴阳极面积比的增大，活性阳极发出电流密度也随之变大。复合阳极实海模拟实验表明铝铝复合牺牲阳极初期能够大电流放电，初始极化性能较好，能够对钢板进行有效充分的保护。同时实验表明通过活性阳极与基体阳极不同的面积比设计，可以得到耦合电位在1.2~1.3V （vs. SCE）之间的复合牺牲阳极。