海港防腐鋅合金犧牲陽極的工作原理

海港防腐鋅合金犧牲陽極的工作原理，本質(zhì)上是利用電化學(xué)腐蝕原理對海港設(shè)施（如碼頭鋼樁、船舶外殼、海底管道等）進(jìn)行陰極保護(hù)，通過鋅合金陽極的 “犧牲” 來避免被保護(hù)金屬遭受腐蝕。以下是具體原理及關(guān)鍵要點(diǎn)的詳細(xì)解析：

海港環(huán)境中，金屬設(shè)施（如鋼鐵）與海水、海泥等電解質(zhì)接觸時(shí)，會(huì)因金屬表面的電化學(xué)不均勻性（如雜質(zhì)、應(yīng)力差異等）形成微電池：電極電位較負(fù)的區(qū)域成為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)（失去電子），被腐蝕；電極電位較正的區(qū)域成為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)（獲得電子），被保護(hù)。

電位差驅(qū)動(dòng)電子轉(zhuǎn)移

鋅合金的電極電位（相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極約為 - 0.76V，實(shí)際在海水中的開路電位≤-1.05V（SCE））比鋼鐵（約 - 0.03V（SCE））更負(fù)，因此當(dāng)鋅合金陽極通過導(dǎo)線與海港金屬設(shè)施連接后，兩者在海水電解質(zhì)中形成宏觀電池：鋅合金作為陽極：優(yōu)先失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn - 2e? → Zn2?；金屬設(shè)施作為陰極：獲得鋅陽極轉(zhuǎn)移的電子，表面被極化至陰極電位，抑制自身的氧化反應(yīng)（即腐蝕）。

陽極溶解與陰極保護(hù)的持續(xù)過程

鋅合金陽極在海水中逐漸溶解，釋放電子，而電子通過導(dǎo)線源源不斷流向被保護(hù)金屬，使其表面形成一層陰極極化膜，阻止金屬離子的溶出。此時(shí)，金屬設(shè)施的腐蝕速率顯著降低，甚至接近零。

海水的強(qiáng)電解質(zhì)特性

海水含有大量鹽分（如 NaCl），導(dǎo)電性強(qiáng)，能有效傳導(dǎo)電流，使鋅陽極與金屬設(shè)施形成良好的電化學(xué)回路，保證保護(hù)電流的持續(xù)供應(yīng)。

鋅合金的電化學(xué)性能優(yōu)勢

電位穩(wěn)定：在海水中電位較負(fù)且穩(wěn)定，能提供持續(xù)的保護(hù)電位；電流效率高：鋅合金（如添加 Al、Cd 等元素）的電流效率≥65%（GB/T 4950 標(biāo)準(zhǔn)），實(shí)際電容量≥530A?h/kg，可高效釋放電子；溶解均勻性好：腐蝕產(chǎn)物（Zn (OH)?等）易脫落，避免陽極表面形成絕緣層，保證持續(xù)反應(yīng)。

填包料與輔助措施（如有）

部分海港場景中，鋅陽極可能包裹填包料（如石膏粉、膨潤土等），目的是：

降低陽極與海水的接觸電阻，增強(qiáng)導(dǎo)電性；維持陽極周圍電解質(zhì)環(huán)境的穩(wěn)定性，延長陽極使用壽命。

保護(hù)電位：被保護(hù)金屬的電位需極化至 - 0.85V（SCE）以下（海水中的標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)電位），確保腐蝕完全被抑制；

保護(hù)電流密度：根據(jù)海港設(shè)施的材質(zhì)、面積及海水腐蝕性，計(jì)算所需的最小保護(hù)電流（如鋼鐵在海水中的保護(hù)電流密度約為 10-30mA/m2），鋅陽極需提供足夠的電流輸出。

鋅合金犧牲陽極通過自身在電化學(xué)電池中的陽極溶解，將電子 “奉獻(xiàn)” 給被保護(hù)的海港金屬設(shè)施，使其成為陰極而免受腐蝕。這種方法無需外部電源，安裝簡便，適用于海港、海洋工程等長期浸泡在電解質(zhì)中的場景，是一種經(jīng)濟(jì)有效的防腐手段。