鋅合金犧牲陽極在淡水中的應用效果分析

鋅合金犧牲陽極在淡水中的應用效果受水質特性、合金成分、保護對象工況等多因素影響，其性能表現及適用場景需從以下維度深入解析：

一、淡水中鋅合金陽極的電化學特性

1. 電位與驅動電壓

鋅合金在淡水中的開路電位通常為 - 1.02~-1.05V CSE（相對于飽和硫酸銅電極），與鋼鐵的保護電位（-0.85V CSE）的驅動電壓約為 0.17~0.20V，滿足陰極保護的基本電位差需求。

對比：鋁合金陽極在淡水中電位約 - 1.08V CSE，鎂合金陽極約 - 1.5V CSE，鋅合金的電位驅動能力介于兩者之間，適合中等保護需求場景。

2. 電流效率與消耗率

淡水中鋅合金陽極的電流效率通常為 60%~80%（低于海水中的 90%），主要因淡水離子濃度低（電導率＜1000μS/cm），陽極表面易形成氫氧化物鈍化膜，導致電流輸出衰減。

典型數據：Zn-0.03In 合金在淡水中的年消耗率約為 1.1kg/(A?a)，而在海水中為 0.9kg/(A?a)，淡水環境加速陽極消耗。

二、淡水環境對鋅合金陽極的影響因素

1. 水質參數的作用

電導率與離子組成：

低電導率（＜500μS/cm）淡水（如純凈水、雨水）中，離子傳導性差，陽極輸出電流密度低（通常＜10mA/m2），可能導致保護不足。

富含鈣離子（Ca2 ）或碳酸氫根離子（HCO??）的淡水易形成碳酸鈣沉積層，覆蓋陽極表面，加劇鈍化，需通過添加銦（In）或鋁（Al）元素改善陽極活化性能。

pH 值與溶解氧：

中性至弱堿性淡水（pH 7~9）中，鋅合金陽極表面易生成 Zn (OH)?保護膜，若溶解氧含量高（＞5mg/L），會加速膜的形成，降低電流效率。

酸性淡水（pH＜6）中，氫離子（H ）濃度高，陽極發生析氫反應，導致電流無效損耗，此時需選擇耐酸性更強的 Zn-In-Mg 合金。

2. 水流與溫度的影響

流動淡水（如河流、水庫）中，水流沖刷會破壞陽極表面的鈍化膜，短期內可能提升電流輸出，但長期會導致陽極溶解不均勻，局部出現溝槽狀腐蝕，降低使用壽命。

溫度升高（＞30℃）會加速陽極自腐蝕，同時淡水的氧溶解度下降，可能形成 “溫度 - 溶解氧” 雙重作用，導致陽極電位波動。