锌合金牺牲阳极的耐腐蚀性如何

锌合金牺牲阳极的耐腐蚀性解析:从合金特性到环境适配锌合金牺牲阳极的 耐腐蚀性 需从其作为阴极保护材料的本质属性出发 牺牲阳
 锌合金牺牲阳极的耐腐蚀性解析:从合金特性到环境适配

锌合金牺牲阳极的 “耐腐蚀性” 需从其作为阴极保护材料的本质属性出发 ——牺牲阳极的设计目标是通过自身腐蚀来保护金属,因此其耐腐蚀性需兼顾 “可控溶解” 与 “抗环境劣化” 的双重需求。以下从合金成分、腐蚀机制、环境影响及优化措施展开分析:

一、锌合金牺牲阳极的腐蚀本质与电化学特性

1. 牺牲阳极的腐蚀驱动力

锌合金的标准电极电位为 - 0.76V(vs 标准氢电极),在电解质环境中作为阳极时,通过电化学反应释放电子:

阳极反应:Zn → Zn²⁺ + 2e⁻

电子流向被保护金属(阴极),抑制其腐蚀。因此,锌合金的 “耐腐蚀性” 并非指抵抗腐蚀的能力,而是在可控范围内均匀溶解,避免局部腐蚀导致性能失效。

2. 合金成分对腐蚀行为的调控

纯锌的腐蚀缺陷:纯锌在电解质中易形成致密的 Zn (OH)₂钝化膜,导致电流输出衰减,自腐蚀速率高达 1.5kg/(A・a),且溶解不均匀。

合金化改性作用:

添加铟(In):形成 Zn-In 微电池,破坏钝化膜,促进阳极均匀溶解,如 Zn-0.03In 合金的电流效率从纯锌的 50% 提升至 80% 以上。

微量铝(Al):抑制铁(Fe)、铅(Pb)等杂质的有害影响(杂质会形成局部阴极,加速点蚀),将允许的 Fe 含量从 0.005% 提升至 0.007%。

二、锌合金阳极的腐蚀形态与耐蚀性指标

1. 主要腐蚀形态

均匀腐蚀:理想状态下,阳极表面呈 “层状溶解”,厚度均匀减薄,如 Zn-In 合金在海水中的溶解速率约 0.9kg/(A・a),属于可控范围。

局部腐蚀:

点蚀:当合金中杂质(如 Fe>0.007%)或电解质含 Cl⁻时,阳极表面形成直径<1mm 的蚀孔,深度可达 1~2mm / 年,导致电流效率下降至 60% 以下。

沟槽腐蚀:在流动电解质中,水流冲刷破坏阳极表面膜,形成沿水流方向的沟槽,如在流速>1m/s 的淡水中,沟槽深度可达 0.5mm / 月。

2. 耐蚀性评价指标

电流效率(η):实际输出电量与理论电量的比值,η 越高,自腐蚀损耗越低。

优质 Zn-In 合金在海水中 η>90%,淡水中 η=60%~80%,而纯锌 η<50%。

消耗率(kg/(A・a)):单位保护电流下的年消耗量,消耗率越低,耐蚀性(使用寿命)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),因淡水离子浓度低,自腐蚀占比增加。

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