船體防腐支架式鋁合金犧牲陽極的工作原理

一、電化學(xué)犧牲保護(hù)的核心機(jī)制

電偶腐蝕原理的逆向應(yīng)用：鋁合金陽極（電極電位約 - 1.05~-1.15V SCE，如 Al-Zn-In 系合金）與船體鋼材（電極電位約 - 0.03V SCE）在海水中形成電偶對(duì)。由于陽極電位更負(fù)，成為腐蝕電池的陽極，優(yōu)先發(fā)生氧化反應(yīng)：陽極反應(yīng)：Al - 3e? → Al3?（釋放電子）陰極反應(yīng)：O? + 2H?O + 4e? → 4OH?（船體鋼材表面被保護(hù)，抑制腐蝕）。

電子遷移與電流輸出：海水中的氯離子（Cl?）等電解質(zhì)加速電子傳導(dǎo)，鋁合金陽極持續(xù)溶解并向船體輸送保護(hù)電流。通過控制陽極與船體的電位差（需達(dá)到≥0.85V 的保護(hù)電位），使船體金屬表面形成陰極極化層，阻止氧化反應(yīng)發(fā)生。

二、支架式結(jié)構(gòu)的功能性設(shè)計(jì)

機(jī)械固定與電氣連接的雙重作用支架材料：采用絕緣耐腐蝕的 FRP（玻璃鋼）或鈦合金支架，通過螺栓固定于船體水線以下區(qū)域（如船底、艉部），確保：

電氣上：陽極與船體金屬直接導(dǎo)通（支架與船體接觸點(diǎn)需導(dǎo)電）；機(jī)械上：抵抗海浪沖擊、船舶振動(dòng)，避免陽極脫落（如采用 “L 型” 或 “U 型” 支架包裹陽極）。

布局優(yōu)化與保護(hù)均勻性：陣列式安裝：根據(jù)船體線型分段布置陽極（如每 10~15 米一組），支架高度通常距船體表面 10~15cm，避免陽極電流被船體結(jié)構(gòu)屏蔽（如船底龍骨兩側(cè)對(duì)稱安裝）。

可更換設(shè)計(jì)：支架預(yù)留螺栓孔，陽極消耗至原重量的 30%~50% 時(shí)可直接拆卸更換，無需船體塢修（如模塊化支架系統(tǒng)）。

三、海水環(huán)境的適應(yīng)性機(jī)制

抗氯離子腐蝕與生物附著

海水中高濃度 Cl?（約 19g/L）本會(huì)加速金屬腐蝕，但鋁合金陽極通過以下機(jī)制維持性能：In、Zn 等元素抑制 Cl?引起的陽極鈍化，確保持續(xù)放電；

支架表面可涂覆防污漆（如含氧化亞銅涂層），減少藤壺、海藻等生物附著對(duì)電流輸出的阻礙。

動(dòng)態(tài)環(huán)境下的保護(hù)穩(wěn)定性

船舶航行時(shí)的水流沖刷會(huì)加速陽極溶解，但鋁合金陽極的均勻溶解特性（而非鋅陽極的局部瘤狀溶解）可保證電流輸出穩(wěn)定性。例如：在航速 10 節(jié)時(shí)，Al-Zn-In 合金陽極的電流波動(dòng)≤5%，而鋅陽極波動(dòng)可達(dá) 15%。