金属腐蚀与防护要点讲解.ppt

* * 第二章 腐蚀电池 腐蚀电池的工作过程 什么是腐蚀电池 腐蚀电池的工作环节 腐蚀电流 腐蚀过程的产物 形成腐蚀电池的原因 腐蚀电池的形成原因 腐蚀电池的种类 腐蚀电池的观察 腐蚀电池的极化 极化现象 极化曲线 Evans极化图及其应用 1. 腐蚀电池的工作过程 腐蚀电池?（将含杂质Cu的Zn块置于盐酸溶液中） Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ↑ 定义： 只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的 短路原电池。 下一页 纯锌与含铜锌在HCl溶液中的腐蚀比较 下一页 HCl溶液 Zn Cu A K Zn Cu HCl溶液 Cu Cu Cu Zn (a)Zn块和Cu块通 （b)Zn块和Cu块直 （c)Cu作为杂质分 过导线联接 接接触（短路） 布在Zn表面 阳极Zn: Zn → Zn2++2e （氧化反应） 阴极Cu: 2H++2e → H2 ↑（还原反应） 腐蚀电池的构成 下图可以帮我们理解腐蚀电池的概念： 腐蚀电池的特点： 1. 阳极反应都是金属的氧化反应，造成金 属材料的破坏。 2. 反应最大限度的不可逆。 3. 阴、阳极短路，不对外做功。 返回 腐蚀电池的工作环节 1.阳极反应 通式：Me→Men++ne 产物有二种： 可溶性离子，如Fe-2e＝Fe2+ 不溶性固体，如2Fe+3H2O＝Fe2O3+6H++6e 2.阴极反应 常见的去极化剂（氧化剂）是 H+和 O2 2H++2e＝H2 析氢腐蚀或氢去极化腐蚀 O2+4H++4e＝2H2O （酸性溶液中,吸氧腐蚀） O2+2H2O+4e＝4OH-（中性或碱性溶液中） 通式：D+me＝[D.me] 3.电流回路 金属部分：电子由阳极流向阴极（电子的定向移动） 溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移 （离子的定向运动） 形成闭合回路 以上三个环节既相互独立，又彼此制约，其中任何 一 个受到抑制，都会使腐蚀电池工作强度减少。 返回 腐蚀电流 阳极电流：ia 腐蚀电流：icor ia=icor 在什么条件下成立？--只有一个阳极反应才成立 法拉第定律： 氧化或还原1摩尔的任何物质所需要的 电量为nF。 返回 腐蚀电流 初生产物：阳极反应和阴极反应的生成物。 次生产物：初生产物继续反应的产物。 初生和次生产物都有可溶和不可溶性产物。 ★只有不溶性产物才能产生保护金属的作用。 腐蚀过程的产物 腐蚀电池的初生产物与次生产物 [直立电极] NaCl溶液 Zn—Cu 电偶电池 Zn Cu e 水平电极 Zn2+ OH- Zn(OH)2 。 Zn Cu 返回 形成腐蚀电池的原因（金属方面） 1.成分不均匀：异种金属部件的接触或金属中含有杂质。 2.金属表面状态不均匀：如有膜和无膜的表面。 3.金属组织结构不均匀：如晶粒和晶界。 4.应力和形变的不均匀：形变大和应力集中部位往往成 为腐蚀电池的阳极。 5.亚微观不均匀性：如金属结晶点阵中位错的存在、金 属中原子能量状态不同、原子分布差别等。 形成腐蚀电池的原因（环境方面） 1.金属离子浓度差异：当溶液各部分存在盐浓度差异 时，由于金属离子浓度不同，与这些溶液部位接触的 金属表面的点位亦不相同。 2.溶液氧浓度差异：水中溶解氧的浓度随溶液深度增 加而减少，也随溶液浓度或其它一些因素而变化。 3.温度差异：温度差异在有传热设备中是普遍存在的。 腐蚀电池形成原因举例 铝 钢 (a)不同金属组合 渗碳体 铁 (b)金属中含杂项 新管道 新管道 （c)表面状态不同 应力集中 （d）应力及形变差异 砂土 粘土 （e）氧浓度差异 铜 铜 表面状态不同缝内Cu2+浓度比缝外高 （f）金属离子浓度差异 返回 腐蚀电池的种类 大电池（宏观腐蚀电池）： 指阴极区和阳极区的尺寸较大，区分明显。 ★大电池的腐蚀形态是局部腐蚀，腐蚀破坏主要集中在阳极区。 类型： 电偶腐蚀电池（异金属部件组合所形成的腐蚀电池） 氧浓差电池（由于溶解氧浓度差异形成的腐蚀电池） 活态-钝态腐蚀电池（由于金属大部分表面处于钝态，局部 表面处于活态形成的腐蚀电池） 微电池（微观腐蚀电池）：