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根据电化学腐蚀理论，在腐蚀电池中被腐蚀的是电极电位较负的阳极。如果涂覆于金属上的涂层具有比金属更低的电极电位，则当存在电化学腐蚀的条件时，涂层是阳极，金属是阴极而不被腐蚀，这就是阴极保护涂层的设计依据。 当前采用最多的是富锌底漆。 Fe→Fe2++2e标准电极电位是-0.44~-0.50V， Zn→Zn2++2e标准电极电位是-0.76V。 如果二者组成原电池，则锌是阳极，铁是阴极。据此，富锌底漆采用粘结剂把大量锌粉粘附在钢铁表面上，形成导电的保护涂层。在微碱性到酸性的范围内锌的电位都低于铁，因而使钢铁在很多情况下得到保护。 在富锌底漆中，为了能形成连续的“锌膜”和保证涂层导电性，以便使涂层与底材有效接触，形成畅通的腐蚀电池的回路，必须使用纯度较高的金属锌粉，其用量在干膜中应占干膜重量90%以上。干膜中锌粉含量与保护效果如下表所示。
富锌底漆对金属表面的处理要求严格，存在油污、铁锈及杂质不但影响涂层的附着力，而且妨碍涂层与金属的有效接触。 锌粉在保护过程中逐渐被消耗，但速度很慢。其腐蚀产物为Zn(OH)2·ZnCO3，4Zn(OH)2·ZnCl2等。随着腐蚀产物的形成，涂层与底材的电位差有所减小，当漆膜被损伤时，又露出新的金属锌，电位差立即增大，产生较强的阴极保护作用，所以富锌底漆的锈迹不易从损坏处向外蔓延。 铝粉的表面在腐蚀过程中易形成致密的氧化膜，对涂层的导电性和电位的稳定性都不利，阴极保护作用是不明显的。但是，用高纯度的新鲜超细球状铝粉与铬酸盐配合，以磷酸二氢镁等为粘结剂制造的防锈漆，能很好地保护金属不受水及盐水的腐蚀，而且在涂层破损处不发生锈的蔓延。这是由于铬酸盐使金属钝化，电极电位向正方向移动，造成金属与铝涂层间的电位差增大的结果。 电化学保护漆的防锈效果极好，即使不用面漆也能较长期间保持防锈能力，在苛刻的环境下使用。其成本较高，施工要求严格，但从重涂期间隔长及施工费用方面考虑，经济上是合理的。
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