铝合金牺牲阳极的保护原理基于电化学腐蚀中的 “牺牲阳极法”（属阴极保护技术的一种），核心是利用铝合金与被保护金属（通常是钢铁）之间的电极电位差异，通过自身优先腐蚀产生电流，使被保护金属处于 “阴极” 状态而避免腐蚀。具体原理可拆解为以下几个关键环节：
一、电极电位的差异：形成腐蚀电池的基础
· 金属的电化学活性差异：在同一电解质环境（如海水、土壤、淡水）中，铝合金的电极电位（约 - 1.05V 至 - 1.15V，相对于饱和甘汞电极 SCE） 比钢铁（约 - 0.44V）更负（更活泼）。
· 自发形成原电池：当铝合金（牺牲阳极）与被保护的钢铁结构通过导线或直接接触连接，并共同浸泡在电解质中时，会形成一个闭合的 “腐蚀电池”：
· 铝合金作为阳极（活泼金属），发生氧化反应（失去电子），自身被腐蚀溶解；
· 钢铁作为阴极（不活泼金属），发生还原反应（得到电子），不被腐蚀。
二、阳极的氧化反应：牺牲自身保护阴极
铝合金牺牲阳极在电解质中发生的核心氧化反应（以含锌、铟、锡等合金元素的铝合金为例）为：
· 铝原子失去电子，生成铝离子（Al³⁺）进入电解质：
2Al - 6e⁻ → 2Al³⁺
· 合金中添加的锌（Zn）、铟（In）等元素会促进阳极均匀溶解，避免 “钝化”（表面形成氧化膜阻碍电流输出），确保持续提供保护电流。
三、阴极的还原反应：钢铁免受腐蚀
被保护的钢铁（阴极）表面发生还原反应，消耗阳极提供的电子，避免自身被氧化（腐蚀）：
· 若电解质中存在氧气（如海水、潮湿环境），发生吸氧还原：
O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻
· 若存在氢离子（酸性环境），发生析氢还原：
2H⁺ + 2e⁻ → H₂↑
无论哪种还原反应，钢铁表面都不会产生 Fe²⁺或 Fe³⁺（锈蚀的主要成分），从而实现保护。
四、电流的持续流动：保护的关键
· 铝合金阳极溶解产生的电子通过导线（或直接接触）流向钢铁阴极，电解质中的离子（如 Cl⁻、Na⁺）则形成电流回路，确保电子持续从阳极转移到阴极。
· 保护效果取决于阳极输出的电流密度：需根据被保护结构的表面积、环境腐蚀性（如海水比淡水导电性强），设计阳极的数量和布置方式，使钢铁表面的保护电流密度达到 0.01-0.1mA/m²（不同环境要求不同）。
