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2025

带状锌阳极的工作原理

技术部：李淑阳

带状锌阳极的工作原理基于电化学腐蚀中的牺牲阳极阴极保护法，其核心是通过

锌的优先腐蚀为被保护金属提供电子流，从而抑制被保护金属的腐蚀反应。

一、电化学基础：腐蚀与保护的本质

金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化为离子的过程。在潮湿或电解质环境

中，金属表面会形成微电池，其中电位较低的区域（阳极）发生氧化反应（腐蚀），

电位较高的区域（阴极）发生还原反应。阴极保护的目标是通过外部手段使被保

护金属成为阴极，从而停止或减缓其腐蚀。

二、带状锌阳极的工作原理

电位差驱动电子流动：

锌的电位（约-1.05V至-1.10Vvs.SCE）比大多数被保护金属（如钢铁，电位约

-0.85V）更负。

当锌阳极与被保护金属通过导线连接并浸入电解质溶液（如土壤、海水）时，由

于电位差的存在，电子从锌阳极流向被保护金属。

锌的优先腐蚀（牺牲阳极）：

在阳极区（锌阳极表面），锌原子失去电子被氧化为锌离子（Zn²⁺），进入溶液：

Zn→Zn²⁺+2e⁻

这一过程称为锌的“牺牲”，即锌阳极通过自身腐蚀为被保护金属提供电子。

被保护金属的阴极极化：

电子流入被保护金属表面后，使其电位降低（极化），达到或低于其腐蚀反应的

平衡电位。

此时，被保护金属表面的腐蚀反应（如铁的氧化：Fe→Fe²⁺+2e⁻）因缺乏驱动

电位而停止或显著减缓。

腐蚀产物的形成与作用：

锌腐蚀生成的Zn²⁺与溶液中的阴离子（如OH⁻、Cl⁻）结合，形成难溶的腐蚀产

物（如Zn(OH)₂、ZnCl₂）。

这些产物覆盖在锌阳极表面，形成一层保护膜，可减缓锌的进一步腐蚀，延长阳

极使用寿命。但长期使用后，保护膜可能因脱落或溶解而需要阳极自身持续溶解

以维持保护效果。

三、带状锌阳极的特殊优势

形状适应性：

带状结构可弯曲、缠绕，适用于管道、储罐底部、船舶压载舱等复杂形状或空间

受限的场景，避免传统块状阳极的安装盲区。

均匀电流分布：

带状设计使电流沿长度方向均匀分布，减少局部过保护或欠保护的风险，尤其适

用于长距离管道或大面积结构。

自调节能力：

锌阳极的腐蚀速率随被保护金属的腐蚀状态自动调整。当被保护金属电位升高

（腐蚀风险增加）时，锌阳极腐蚀加快，提供更多电子；反之则腐蚀减缓，避免

资源浪费。

四、应用场景示例

埋地管道保护：

将带状锌阳极沿管道铺设，通过导线与管道连接。锌阳极优先腐蚀，使管道电位

降低至安全范围，防止土壤中的腐蚀性离子（如Cl⁻、SO₄²⁻）侵蚀管道。

储罐底部保护：

在储罐底部铺设带状锌阳极，通过导电填料（如焦炭）与罐底接触。锌阳极的电

子流可中和罐底可能存在的腐蚀微电池，防止储罐因底部腐蚀导致泄漏。

船舶压载舱保护：

将带状锌阳极固定在压载舱内壁，海水作为电解质时，锌阳极通过腐蚀保护舱壁

钢板免受海水腐蚀，延长船舶使用寿命。