鋅合金犧牲陽極的耐腐蝕性解析：從合金特性到環境適配

鋅合金犧牲陽極的 “耐腐蝕性” 需從其作為陰極保護材料的本質屬性出發 ——犧牲陽極的設計目標是通過自身腐蝕來保護金屬，因此其耐腐蝕性需兼顧 “可控溶解” 與 “抗環境劣化” 的雙重需求。以下從合金成分、腐蝕機制、環境影響及優化措施展開分析：

一、鋅合金犧牲陽極的腐蝕本質與電化學特性

1. 犧牲陽極的腐蝕驅動力

鋅合金的標準電極電位為 - 0.76V（vs 標準氫電極），在電解質環境中作為陽極時，通過電化學反應釋放電子：

陽極反應：Zn → Zn2? 2e?

電子流向被保護金屬（陰極），抑制其腐蝕。因此，鋅合金的 “耐腐蝕性” 并非指抵抗腐蝕的能力，而是在可控范圍內均勻溶解，避免局部腐蝕導致性能失效。

2. 合金成分對腐蝕行為的調控

純鋅的腐蝕缺陷：純鋅在電解質中易形成致密的 Zn (OH)?鈍化膜，導致電流輸出衰減，自腐蝕速率高達 1.5kg/(A?a)，且溶解不均勻。

合金化改性作用：

添加銦（In）：形成 Zn-In 微電池，破壞鈍化膜，促進陽極均勻溶解，如 Zn-0.03In 合金的電流效率從純鋅的 50% 提升至 80% 以上。

微量鋁（Al）：抑制鐵（Fe）、鉛（Pb）等雜質的有害影響（雜質會形成局部陰極，加速點蝕），將允許的 Fe 含量從 0.005% 提升至 0.007%。

二、鋅合金陽極的腐蝕形態與耐蝕性指標

1. 主要腐蝕形態

均勻腐蝕：理想狀態下，陽極表面呈 “層狀溶解”，厚度均勻減薄，如 Zn-In 合金在海水中的溶解速率約 0.9kg/(A?a)，屬于可控范圍。

局部腐蝕：

點蝕：當合金中雜質（如 Fe＞0.007%）或電解質含 Cl?時，陽極表面形成直徑＜1mm 的蝕孔，深度可達 1~2mm / 年，導致電流效率下降至 60% 以下。

溝槽腐蝕：在流動電解質中，水流沖刷破壞陽極表面膜，形成沿水流方向的溝槽，如在流速＞1m/s 的淡水中，溝槽深度可達 0.5mm / 月。

2. 耐蝕性評價指標

電流效率（η）：實際輸出電量與理論電量的比值，η 越高，自腐蝕損耗越低。        

優質 Zn-In 合金在海水中 η＞90%，淡水中 η=60%~80%，而純鋅 η＜50%。

消耗率（kg/(A?a)）：單位保護電流下的年消耗量，消耗率越低，耐蝕性（使用壽命）越好。

Zn-0.03In 合金在海水中消耗率 0.9kg/(A?a)，淡水中升至 1.1kg/(A?a)，因淡水離子濃度低，自腐蝕占比增加。