鋁合金犧牲陽(yáng)極是一種以鋁為基體，通過(guò)添加特定合金元素（如鋅、銦、錫、鎘等）優(yōu)化性能的犧牲陽(yáng)極材料。它利用鋁的活潑電化學(xué)特性（標(biāo)準(zhǔn)電極電位約 - 1.66V），通過(guò)自身優(yōu)先腐蝕釋放電子，使被保護(hù)金屬（如鋼鐵）成為陰極而避免腐蝕，是陰極保護(hù)技術(shù)中重要的陽(yáng)極材料之一。
一、核心特性
電化學(xué)性能
1. 驅(qū)動(dòng)電壓適中：與鋼鐵的電位差約 0.8-1.2V，介于鎂合金（高驅(qū)動(dòng)電壓）和鋅合金（低驅(qū)動(dòng)電壓）之間，適用于中等電阻環(huán)境。
2. 電流效率高：純鋁易形成致密氧化膜（Al₂O₃）阻礙腐蝕，而合金化（如添加銦、錫）可破壞氧化膜連續(xù)性，使電流效率提升至 80%-90%（遠(yuǎn)高于純鋁的 20%-30%）。
3. 理論電容量大：約 2980Ah/kg，實(shí)際應(yīng)用中因腐蝕產(chǎn)物影響，有效電容量通常為 2000-2500Ah/kg，單位重量的保護(hù)效果優(yōu)于鋅合金。
物理與化學(xué)性能
1. 密度小（約 2.7g/cm³），比鋅（7.14g/cm³）輕，便于運(yùn)輸和安裝，尤其適合大型結(jié)構(gòu)。
2. 耐海水腐蝕性能優(yōu)異，在海洋環(huán)境中腐蝕均勻，無(wú)明顯局部腐蝕（如點(diǎn)蝕）。
3. 機(jī)械加工性好，可制成板狀、塊狀、帶狀、管狀等多種形狀，適應(yīng)不同安裝場(chǎng)景。
二、主要類(lèi)型及成分
鋁合金犧牲陽(yáng)極的性能取決于合金元素的種類(lèi)和比例，常見(jiàn)類(lèi)型包括：
· Al-Zn-In 系：含鋅（2%-5%）、銦（0.01%-0.05%），是應(yīng)用最廣泛的類(lèi)型。銦可消除氧化膜的不利影響，提高電流效率，適用于海水、咸水等高導(dǎo)電環(huán)境（如船舶、海洋平臺(tái)）。
· Al-Zn-In-Sn 系：在 Al-Zn-In 基礎(chǔ)上添加錫（0.02%-0.1%），進(jìn)一步改善電流穩(wěn)定性，減少腐蝕產(chǎn)物堆積，適用于淡水或低電導(dǎo)環(huán)境。
· Al-Zn-Cd 系：含鎘（0.02%-0.05%），曾廣泛應(yīng)用，但因鎘的毒性，逐漸被無(wú)鎘系替代，目前僅在特定工業(yè)場(chǎng)景使用。
· 高活化鋁合金：添加汞、鎵等元素（需注意環(huán)保限制），用于極端高電阻環(huán)境，如沙漠土壤。
三、應(yīng)用領(lǐng)域
海洋工程
· 船舶外殼、壓載艙、螺旋槳軸，通過(guò)陽(yáng)極與船體鋼鐵連接，利用海水作為電解質(zhì)形成保護(hù)回路，防止海水腐蝕。
· 海底管道、海洋平臺(tái)鋼樁、碼頭設(shè)施，長(zhǎng)期浸泡在海水中，鋁合金陽(yáng)極的高電流效率可提供持久保護(hù)。
淡水與土壤環(huán)境
· 淡水湖泊、河流中的閘門(mén)、橋梁樁基，在低電導(dǎo)環(huán)境中，Al-Zn-In-Sn 系陽(yáng)極可穩(wěn)定輸出電流。
· 埋地管道（尤其高電阻土壤），需配合填包料（如石膏、膨潤(rùn)土）降低接觸電阻，提升保護(hù)效果。
其他場(chǎng)景
· 儲(chǔ)罐內(nèi)壁、熱交換器，防止液體介質(zhì)中的電化學(xué)腐蝕。
· 混凝土中的鋼筋保護(hù)，通過(guò)嵌入陽(yáng)極減緩鋼筋銹蝕（需選擇耐堿性合金）。
四、與其他犧牲陽(yáng)極的對(duì)比
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類(lèi)型 |
驅(qū)動(dòng)電壓 |
電流效率 |
適用環(huán)境 |
單位重量保護(hù)效果 |
成本 |
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鋁合金陽(yáng)極 |
中（0.8-1.2V） |
高（80%-90%） |
海水、淡水、土壤 |
高（2000-2500Ah/kg） |
中 |
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鎂合金陽(yáng)極 |
高（1.5-2.0V） |
中（50%-70%） |
高電阻土壤、淡水 |
中（1400-1800Ah/kg） |
較高 |
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鋅合金陽(yáng)極 |
低（0.2-0.5V） |
高（85%-95%） |
海水、低電阻土壤 |
低（約 820Ah/kg） |
較低 |
· 鋁合金的優(yōu)勢(shì)：綜合驅(qū)動(dòng)電壓、電流效率和單位保護(hù)效果，在海水等中高電導(dǎo)環(huán)境中性?xún)r(jià)比，且重量輕，適合大型結(jié)構(gòu)。
· 局限性：在高電阻土壤中驅(qū)動(dòng)電壓不足，需與鎂合金配合使用；對(duì)環(huán)境 pH 敏感，強(qiáng)酸性環(huán)境中腐蝕過(guò)快。
五、安裝與維護(hù)
· 安裝要點(diǎn)：需與被保護(hù)金屬用電纜可靠連接，避免接觸不良；在土壤中安裝時(shí)，需填充焦炭或?qū)Ｓ锰畎�，降低接觸電阻并均勻分散電流。
· 維護(hù)要求：定期檢測(cè)陽(yáng)極輸出電流、剩余重量及被保護(hù)金屬的保護(hù)電位（通常控制在 - 0.85V 至 - 1.10V，相對(duì)于 Cu/CuSO₄參比電極），當(dāng)陽(yáng)極消耗至初始重量的 70%-80% 時(shí)需更換。
