金属第三章 电化学腐蚀[精选].ppt

金属上发生氢超电势现象，对金属腐蚀具有很重要的意义。在阴极上的氢超电势愈大，阴极氢去极化过程就愈难进行，腐蚀速度也就愈慢。 可利用提高氢超电势的方法降低氢去极化过程，控制金属的腐蚀速度。 常用方法： 1)提高金属纯度，消除或减少杂质； 2)加入缓蚀剂，减小阴极面积，增加?； 3)加入电势大的合金组分，如Hg、Zn、Pb等； 4)降低活性阴离子成分等。 四、氧去极化腐蚀/吸氧腐蚀 --溶液中有氧气存在时 （中性、碱性介质） 氧去极化过程主要步骤： 1、空气中氧气溶解到溶液中； 2、溶液中氧气向阴极表面扩散; 3、氧被吸附在阴极表面上; 4、氧气分子在阴极放电。 在大多数情况下,氧向电极表面的扩散决定整个吸氧腐蚀过程的速度，因为氧在水中的溶解度有限。 实际腐蚀过程中，不可能严格地区分氢/氧去极化腐蚀，很多场合是混合过程。一般， 酸性介质中：以氢去极化为主 中性/碱性介质中：以氧去极化为主 在实际腐蚀过程中，研究极化作用和去极化作用非常重要。在绝大多数情况下，阴极极化作用比较剧烈。 可利用腐蚀极化图来讨论一些腐蚀问题。 五、腐蚀极化图 1、伊万（文）思(Evans)极化图 腐蚀极化图的四种基本类型： 1）阴极控制 2）阳极控制 3）混合控制 4）电阻控制 阴极控制 阳极控制 混合控制 电阻控制 2、伊文思极化图的应用 1）金属电极电势?与腐蚀电流 2）极化率与腐蚀电流 3）超电势?与腐蚀电流 阴极极化率与腐蚀电流 起始电位差与最大腐蚀电流 极化率与腐蚀电流 第四节 影响金属腐蚀的因素 1、金属材料本身（内因） ?的大小、是否易钝化、合金（单相合金--稳定性台阶定律） 2、腐蚀介质（外因） pH、T/P、腐蚀介质中的加速剂(Cl-/Br-/NH3/CN-)、设备结构 * 采用不同的单位，获得不同的K表达式 第三节 极化作用 一、极化现象 二、极化作用 三、氢去极化腐蚀 四、氧去极化腐蚀 五、腐蚀极化图 一、极化现象 例：Cu/Zn的表面积S=10cm2,浸入3%NaCl溶液中，R外=110?，R内=90?，Cu和Zn在该溶液中的开路电势分别为?Cu+0.05伏和?Zn-0.83伏。观察该腐蚀电池在电路接通后其电流变化情况。 实验现象 外电路接通前，R外无穷大，电流为零； 外电路接通的瞬间，观察到一个很大的起始电流I始=4.4?10-3安培； 在达到最大值I始后，电流很快变小到一个稳定的电流值I稳=1.5?10-4安培。 为什么腐蚀电流会减小？ 二、极化作用 I = E / R 实验测量证明I的降低是由于电池两极间的电势差发生变化的结果。 由于通过电流而引起电池两极间的电势差降低并因而引起电池工作电流强度降低的现象称为极化作用。(图) （没有可察觉到的电流通过时的电极电势称为平衡电势） 电池电路接通后 极化作用 腐蚀电池发生极化可使腐蚀电流强度减小，从而可降低金属腐蚀速度。故研究产生极化的原因和影响因素，对探讨金属腐蚀具有重要的意义。 （分为阳极极化、阴极极化) 产生极化的原因 1)、浓差极化 由于离子向外扩散速度 离子在电极上的放电速度引起的。 2)电化学极化 由于电化学反应(如离子的放电、原子结合为分子、水化离子脱水等)的速度 小于 电流速度引起的。 3)电阻极化 当电流通过电极时，有时在电极表面形成氧化膜或其他物质，这些物质具有一定的电阻，阻碍电子移动，使阴极降低，阳极升高。 1、阳极极化－－当通过电流时阳极电势向正的方向移动的现象。 原因： (1)阳极过程－电化学极化 (2)浓差极化 (3)电阻极化－钝化 Fe钝化前后的电势 -0.5～+0.2V / +0.5～+1.0V Cr钝化前后的电势 -0.6～-0.4V / +0.82～+1.0V 产生阳极极化有利于防止腐蚀。 阳极极化曲线--电极电势与电流密度之间的关系曲线。可用来判断阳极极化程度的大小。 活性状态的金属/钝态金属(图) 阳极去极化--消除阳极极化的过程。能加速腐蚀进行。 阳极去极化过程： 1)搅拌、加速扩散； 2)使阳极产物形成沉淀并除去； 3)使阳极产物形成配位离子。 2、阴极极化－－当通过电流时阴极电势向负的方向移动的现象。 原因：(1)电化学极化－电子过多 (2)浓差极化 阴极去极化--消除阴极极化的过程。能加速腐蚀进行. 阴极去极化过程： 最常见最重要的阴极去极化过程： 1）氢去极化腐蚀 / 析氢腐蚀