腐蚀学原理--第四章析氢腐蚀与吸氧腐蚀剖析.ppt

扩散控制的腐蚀过程中，金属中不同的阴极性杂质或微阴极数量的增加，对腐蚀速度的增加只起很小的作用。如图4-10所示，不同的锌合金在充空气的0.1mol/LKCl溶液中吸氧量(mL)随时间的变化。 与酸性溶液中的析氢腐蚀截然不同，杂质的积累几乎不影响锌合金的吸氧腐蚀，而且不同锌合金的吸氧腐蚀速度差别很小。这是因为当微阴极在金属表面分散得比较均匀时，即使阴极的总面积不大，实际上可利用来输送氧的溶液体积基本上都已被用于氧向阴极表面的扩散了。考虑到这种扩散途径，可知继续增加微阴极的数量或面积并不会引起扩散过程的显著加强，因而不会显著增加腐蚀速度。 4.2.4 影响吸氧腐蚀的因素 如果吸氧腐蚀过程受阴极控制，而且供氧速度很快，腐蚀电流小于氧的极限扩散电流，则金属的腐蚀速度主要取决于阴极氧还原反应的活化过电位。因而金属中的阴极杂质、合金成分和组织、微阴极面积等都将影响吸氧腐蚀速度。但是，大多数情况下，供氧速度有限，吸氧腐蚀受氧的扩散过程控制。这种情况下，金属的腐蚀速度就等于氧的极限扩散电流密度： 因此，凡是影响氧的极限扩散电流密度iL的因素，也就是说，凡是影响溶液中溶解氧的浓度、氧的扩散系数、以及扩散层厚度δ的因素，都将影响腐蚀速度的大小。 1. 溶解氧浓度的影响 随着溶解氧的浓度增大，氧的极限扩散电流密度增大，因而吸氧腐蚀速度增大，如图4-12所示。因氧含量高的阴极极化曲线2比含氧量低的曲线1初始电位高，即E0,2 E0，1，而且极限扩散电流密度大，因而含氧量高的腐蚀速度大：icorr2 icorr1，而且腐蚀电位较正：Ecorr2 ＞Ecorrl。 但是，如果腐蚀金属具有钝化特性，则当氧浓度增大到一定程度时，由于iL达到了该金属的致钝电流密度iPP，则该金属反而由活化状态转为钝态，氧去极化的腐蚀速度将显著降低。可见，溶解氧对金属腐蚀往往有着相反的双重影响。这对研究具有钝化行为的金属在中性溶液中的腐蚀有重要意义。 2．温度的影响 因此，如图4-13所示，铁在水中的腐蚀速度在80℃附近达到最大值。对于封闭体系，温度升高使气相中氧的分压增大，有增加氧在溶液中的溶解度的趋势，这与温度升高使氧在溶液中溶解度降低的作用大致抵消，因此腐蚀速度将一直随温度升高而增大。 溶液的温度升高，其粘度降低，从而使溶解氧的扩散系数增大，故温度升高会加速腐蚀过程。但对于敞开体系，当温度升到一定程度，特别是接近沸点时，氧的溶解度急剧降低，从而使腐蚀速度减小。 3．盐浓度的影响 随着盐浓度增加，溶液的电导率增大，腐蚀速度有所上升。例如，在中性溶液中，当NaCl含量增到3％时(大约相当于海水中NaCl的含量)，铁的腐蚀速度达到最大值(图4-14)。随着NaCl浓度进一步增加，由于氧的溶解度显著降低，使铁的腐蚀速度反而下降。 4．溶液搅拌和流速的影响 溶液搅拌或流速增加，可使扩散层厚度减小，氧的极限扩散电流增加，因而腐蚀速度增大。在层流区内，腐蚀速度随流速的增加而缓慢上升。当流速增加到开始出现湍流的速度，即临界速度vcri时，湍流液体击穿了紧贴金属表面的、几乎静止的边界层，并使保护膜发生一定程度的破坏，因此腐蚀速度急剧增加。实际上腐蚀类型已由层流下的均匀腐蚀，变成为湍流下的磨损腐蚀(即湍流腐蚀)。当流速上升到某一数值后，阳极极化曲线不会再与吸氧反应极化曲线的浓差极化部分相交，而与活化极化部分相交(图4-15b)。这时腐蚀速度不再受阳极氧的极限扩散电流控制，腐蚀类型也不再是全面腐蚀，而变为湍流腐蚀了，随着流速的进一步提高到高流速区，则将引起空泡腐蚀。 图4-15 溶液流速对吸氧腐蚀的影响 (a)流速对腐蚀速率及腐蚀类型的影响；(b)不同流速下的吸氧腐蚀图 1—层流区全面腐蚀；2—湍流区湍流腐蚀；3—高流速区空泡腐蚀。 4.2.5 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较 作业 思 考 题 2、3、4、6、8、9 第4章 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 4.1 析氢腐蚀 4.1.1 析氢腐蚀的必要条件 EM EH 氢的平衡电位E0,H（Nernst方程式） E0,H= -0.0591 pH(单位为V，相对于SHE) 4.1.2 析氢过电位 氢离子阴极去极化反应的过程 (1)水化氢离子H+·H2O向阴极表面迁移； (2)水化氢离子在电极表面接受电子发生还原反应，同时脱去水分子，变成表面吸附氢原子Had： H+·H2O+e →Had+H2O (3)吸附氢原子除了可能进入金属内部外，大部分在表面扩散并复合形成氢分子：Had+Had → H2 ↑ Had+H+·H2O+e → H2 ↑+H2O (4)氢分子聚集成氢气泡逸出。 Tafel经验公式 问题：析氢过电位对腐蚀速度的影响？ ηH=aH+bHlgiC 不同杂质对Zn在0.25mo1／L H2SO4溶液中腐蚀速度的影响