这是一个非常好的问题,它涉及到一个非常重要的工业保护技术——牺牲阳极阴极保护法。
轮船外壳用锌板（或锌块）的根本目的只有一个：保护船体（通常是钢铁）不被海水腐蚀。
（图片来源网络，侵删）
下面我将详细解释这个原理以及为什么选择锌。
核心原理：电化学腐蚀与牺牲阳极
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腐蚀的本质是电化学反应
- 轮船的船体主要是由钢铁制成的,钢铁是铁和碳的合金，当它接触到电解质溶液（比如海水）时，就会形成无数个微小的“原电池”。
- 在这些微电池中,铁（更活泼的金属）会作为负极（阳极），失去电子而被氧化，变成铁离子（Fe²⁺）溶解到海水中，这就是腐蚀的过程。
- 碳（较不活泼的金属）则作为正极（阴极），周围海水中的氧气（O₂）会得到电子，发生还原反应。
- 这个过程可以简化为：
- 阳极（铁）： Fe → Fe²⁺ + 2e⁻ （铁被腐蚀）
- 阴极（碳）： O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ （氧气被消耗）
- 整个船体就因此慢慢地被“吃掉”。
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牺牲阳极法的解决方案
- 既然腐蚀是因为铁比碳更活泼,主动失去电子，如果我们能找到一个比铁更活泼的金属，并让它和船体钢铁连接在一起，会怎么样呢？
- 根据电化学原理,这个更活泼的金属会代替铁，优先失去电子，从而保护铁不被腐蚀。
- 这个更活泼的金属就被称为“牺牲阳极”，因为它“牺牲”了自己来保护船体，而船体本身成为了“阴极”，受到了保护。
为什么偏偏是锌？
在所有常见的金属中,锌是一个非常理想的牺牲阳极材料，原因如下：
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合适的电极电位
- 金属的“活泼性”在电化学中用“标准电极电位”来衡量，电位越负（数值越小），代表金属越活泼，越容易失去电子。
- 锌的电极电位约为 -1.25V。
- 铁的电极电位约为 -0.44V。
- 因为锌的电位比铁负得多,所以当锌和铁在海水中连接时，锌会作为阳极优先被腐蚀，而铁作为阴极被保护。
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足够低的消耗率
- 虽然锌会不断被消耗,但它的消耗速度相对较慢，可以在轮船的一个大修周期（通常为几年）内提供持续有效的保护。
- 工程师会根据船体大小、航行海域（海水盐度、温度等影响腐蚀速度）和使用年限，精确计算需要安装多少锌块。
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产物安全且易脱落
锌被腐蚀后,主要产物是氢氧化锌（Zn(OH)₂）和碳酸锌（ZnCO₃），这些产物是疏松的固体，会从船体表面脱落，不会形成致密的、会阻碍保护电流通过的“钝化膜”，有些金属（如不锈钢）在特定环境下会形成钝化膜，反而会阻止牺牲阳极的正常工作。
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经济性和可获得性
锌在地壳中储量丰富,开采和冶炼成本相对较低，非常适合大规模工业应用。
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电流效率高
锌在提供保护电流时,大部分电流都用于保护船体，只有少部分用于自身的副反应（如析氢），电流效率较高，保护效果好。
锌块在船上的实际应用
- 安装位置： 这些锌块通常被焊接或螺栓固定在船体吃水线以下、最容易发生腐蚀的部位，如船舵、螺旋桨、船体钢板等。
- 外观： 你会看到一些焊接在船体上的“块状”或“块板状”金属，它们就是锌块，在潜水员的视角下，它们就像是船体身上的“补丁”。
- 维护： 船舶在进入船坞进行定期检修时，潜水员会检查这些锌块的消耗情况，如果锌块已经消耗掉大部分（通常剩下不足1/3），就需要更换新的锌块，以确保持续的腐蚀保护。
轮船外壳用锌板，是利用了锌比铁更活泼的电化学特性，通过“牺牲阳极阴极保护法”，锌块主动作为阳极被腐蚀，从而强制船体钢铁成为阴极，避免其被海水腐蚀，这就像是派一个“替死鬼”去替船体承受腐蚀，大大延长了轮船的使用寿命，保障了航行安全。
