腐蚀热力学动力学要点解析.ppt

第1章 腐蚀电化学原理 腐蚀原电池 电化学腐蚀热力学 电化学腐蚀动力学 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 金属的钝化 第1节 腐蚀电池 各种电化学现象的实质？ 原电池的构成 原电池可看作一个电源，阳极作____极，阴极作____极。 与原电池相比，腐蚀原电池的特殊性 腐蚀电池的形成原因 第2节 电化学腐蚀热力学 离子双电层结构有两种形式，具体由金属离子的水化能和金属离子的键能哪个大决定。 离子双电层结构形式 电极电位 离子双电层电荷密度 金属性质、溶液温度、金属离子浓度 平衡态离子双电层结构 双电层具有电容和电阻的性能 二、 平衡电位和非平衡电位 平衡电位 当金属电极上只有一个确定的电极反应，并且该反应处于动态平衡中，那么电极就获得了一个不变的电位值，该电位值称为平衡电位。 非平衡电位 不能同时达到 如：Cu棒插入到硝酸银溶液中 能斯特方程 能斯特方程 应用条件 非平衡电极电位不能用 三、电极电位的测量 1. 参比电极：比较标准 作参比电极的条件 电极表面处于动态平衡状态 是不极化或难极化的腐蚀体系 电极电位的温度系数小 参比电极的电解液与腐蚀介质间互不污染 耐腐蚀且插入介质不扰乱腐蚀体系 2 鲁金毛细管 3 电极电位的测量 测稳态电极电位 测极化电位 电极电位的测量 四、电位－pH图（电位在腐蚀研究中的应用） 腐蚀倾向、防护方法？ 第3节 电化学腐蚀动力学 一、腐蚀速率 电化学腐蚀速率 电化学腐蚀速率 二、极化 极化现象 起始电位 EZn=-0.76V, ECu=0.04V 内外电阻 R内＝110Ω，R外＝120 Ω I1＝（Ec0－Ea0)/R=3500μA I2=200 μA 二、极化 极化概念 极 化：当电极上有电流流过时引起电极电位偏离平衡电位的现象。 极化概念 阳极极化：当通过电流时，阳极电位向正的方向移动的现象。 阴极极化：当通过电流时，阴极电位向负的方向移动的现象。 极化程度直接影响腐蚀速度 法拉第定律： 欧姆定律： 公式合并： 2、极化的原因 阳极极化的原因 活化极化 浓差极化 电阻极化 阳极电阻极化 阴极极化的原因 阳极去极化 极化程度的大小直接影响腐蚀速度 通常可以用极化曲线判断极化程度的大小 极化曲线：单一电极（阴极或阳极）电位与i的关系曲线 极化率：衡量极化程度的大小 2. 腐蚀极化图：为方便分析，把极化曲线的电流密度坐标用实测的电流强度值表示，并将阴阳极极化曲线画在一个图上。 混合电位是不是腐蚀电位？（混合电位理论） 混合电位理论 例：电解质溶液中的铁 例：电解质溶液中的铁 例：电解质溶液中的铁 例：电解质溶液中的铁 例：电解质溶液中的铁 伊文思极化图及其应用 腐蚀极化图的应用 3. 混合电极的外控极化曲线 （1）混合电极的外控极化曲线 例：金属在酸中的腐蚀 （2）极化曲线的测量 经典测试装置 发展 恒电位／恒电流仪 腐蚀测试系统 四、腐蚀速度的电化学测试方法 1.腐蚀金属电极的动力学方程与极化曲线 腐蚀金属电极上有两个或更多的电化学反应同时进行,但我们只能从外电路上测量到一个电位和一个电流密度值. 我们的目的是:澄清电极上所发生的每一个分反应的性质及它在总反应中所占的地位,并测定它们的动力学参数. 同一电极上各分反应的动力学行为之间的关系 所有反应都在同一电位(混合电位)下进行 整个电极外部测到的电流密度是各个分反应电流密度的代数和 如果反应是在活化控制下,则该反应的电流与外加的电位应服从Tafel关系 建立腐蚀电极上的动力学方程式 腐蚀电极上的动力学方程式 2 腐蚀电化学方法的基本原理 2 腐蚀电化学方法的基本原理 ⑴强极化区测量—Tafel曲线外推法 建立腐蚀电极上的动力学方程式 2 腐蚀电化学方法的基本原理 ⑵线性极化技术 减少腐蚀的最有效措施是采取措施影响其控制因素 测量技术 暂态：连续扫描法，利用特定的装置使受控制的给定自变量按预定的程序以规定的速度连续变化同步记录相应响应信号随t或给定变量的变化。 恒电流 恒电位 按调节的参数 动电位：电位连续变化，以恒定慢速进行扫描 恒电位：逐点测量 按电位变化 稳态：在指定的时间内电化学参数变化甚微 极化曲线测量技术 （铁在酸性溶液中） Tafel关系式： 当E=Ecorr ∣E－Ecorr∣（100/n）mv ∣E－Ecorr∣10mv,指数项可以展开为幂级数并化简： 腐蚀电位附近，极化曲线呈线性关系 库仑 1. 原电池的极化 阳极电化学极化（活化极化） 阳极过程控制步骤＝电化学步骤 阳极浓差极化：阳极过程控制步骤＝扩散过程 阴极电化学极化（活化极化） 阴极过程