腐蚀与防护3要点解析.ppt

第三章 电化学腐蚀 电化学腐蚀：金属与介质发生电化学反应而引起的变质与损坏。 与化学腐蚀比较： ①是“湿”腐蚀 ②氧化还原发生在不同部位 ③有电流产生 ④与环境电位密切相关 ⑤有次生产物 试验1：铜块与锌块相互接触，放入稀盐酸介质中，在铜块一侧有氢气产生，而锌块逐渐溶解。 试验2：将铜块与锌块不相互接触，而在体系外用导线连接，若在导线间连接电流表。铜块一侧有氢气产生，而锌块逐渐溶解，电流表针发生转动。 试验3：将锌块置于稀盐酸介质中，可见锌块不断溶解，氢气不断产生。 同一金属不同部位的腐蚀电池 实验现象解释 在电动序上，锌比铜易失去电子，电子通过导线或与铜接触面进入铜块，在铜表面将电子传递给氢离子而形成氢气。同时锌离子进入溶液。 Zn - 2e → Zn2+ 阳极 2H+＋2e → H2↑ 阴极 锌块自身在盐酸介质之中的溶解问题的解释：微观动态腐蚀电池。 结论：将两种不同电极电位的金属相互接触（或用导线连接）放入同一种电解质溶液中。 现象：电位较正的一端产生气泡，较负的一端会逐渐溶解。 腐蚀电池的存在条件 异金属或同金属不同部位存在电位差； 不同电位的异金属或同一金属部位短路相接； 相互短路的金属或金属部位共存于可导电的环境介质中。 腐蚀电池与原电池的区别：腐蚀材料，且电流不可利用。 腐蚀电池的类型 宏观腐蚀电池： 异金属接触（例Cu—Zn接触） 氧浓差 盐浓差 温差 微观腐蚀电池 氧浓差腐蚀电池 试验：3%NaCl水溶液1滴至光亮的铁片上，加少量铁氰化钾（K3Fe(CN)6)和酚酞试剂，然后把铁片置于磁场中。 解释现象： 在液滴上，初期溶解氧一旦被还原，大气中的氧优先溶于液滴边缘，使液滴中心相对贫氧，使整个液滴产生氧浓差。结果：液滴中心较负成为阳极，发生：Fe→2e = Fe2+反应。 Fe2+ 与K3Fe(CN)6作用，形成蓝色。 液滴边缘部位较正，成为阴极，发生：O2＋H2O＋4e →4OH－反应。 OH－与酚酞作用，形成粉红色。 又由于液滴中心的Fe2+ 向边缘扩散， OH－向中心扩散，使在铁片内部的电子流向液滴边缘而形成磁场，在外磁场的相互作用下，使液滴发生旋转。 结论：在金属处于大气和其他相间时，在相接处附近由于氧浓差腐蚀而发生金属腐蚀。 盐浓差腐蚀电池 试验：一根铜丝一端置于0.1mol/LCuSO4溶液中，另一端置于1mol/LCuSO4溶液中。发现，铜丝置于0.1mol/LCuSO4溶液中的一端发生腐蚀（不断溶解）。 解释：由于两种浓度的盐通过铜丝组成了同一体系：高浓度一端铜离子有沉积的趋势，低浓度的一端铜有溶解的趋势，则，低浓度一端溶解给出的电子沿铜片流向另一端（高浓度一端），以满足沉积铜所需要的电子。只所以发生电子流动，是因为在两端盐浓差使铜丝两端产生电位差。 E = E 0 ＋RT/nF * ln α 温差腐蚀电池 试验：一根铁丝一端置于高温溶液中，另一端置于低温溶液中。发现，铁丝置于高温溶液中的一端发生腐蚀（不断溶解）。 解释：高温部位金属活性强，易脱离金属表面而氧化，低温区活性弱。这样形成高温区的金属氧化，产生的电子由铁丝流向低温一端，是低温一端的金属离子沉积。 各种热交换器、燃烧器等已发生温差腐蚀。 微观腐蚀电池 同一金属在同一种介质环境中发生腐蚀，其腐蚀机理是：无数动态微观腐蚀电池的共同作用的结果。引起微观腐蚀电池的原因： 金属表面化学成分不均匀：不纯、合金等 组织构成不均匀：晶体缺陷 力学状态不均匀：部位应力不均匀 保护膜不均匀 三、M-H2O系的E-pH图 金属的电化学腐蚀绝大多数是金属同水溶液相接触时发生的腐蚀过程。水溶液中除了其他离子外，总有H+和OH-离子。这两种离子含量的多少由溶液的pH值表示。金属在水溶液中的稳定性不但与它的电极电位有关，还与水溶液的pH值有关。将金属腐蚀体系的电极电位与溶液pH值的关系绘成图，就能直接从图上判断在给定条件下发生腐蚀反应的可能性。这种图称为电位-pH图，是由比利时学者M.Pourbaix在1938年首先提出，故又称为Pourbaix图。 H2O—Fe E—pH 图绘制 1. Fe 3+ + e = Fe 2+ E = 0.771 + 0.059 ㏒(α Fe3+ /α Fe2+ ） 2. Fe 2+