电化学腐蚀动力学课件.ppt

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第四章 电化学腐蚀动力学-2 §2-3 共轭体系与腐蚀电位 混合电位理论: ①任何电化学反应都能分解为两个或多个局部氧化反应和局部还原反应; ②在电化学反应过程中不可能有净电荷积累(即阳极电流密度=阴极电流密度). 一. 共轭体系与腐蚀电位 二.影响腐蚀电流密度I(c)的因素 二.宏观电偶腐蚀电池的工作过程 §2-4 氢去极化腐蚀与氧去极化腐蚀 一. 氢去极化腐蚀 3 氢去极化的阴极极化曲线 二.氧去极化腐蚀 4 影响氧去极化腐蚀的因素 . 1.发生氧去极化腐蚀的必要条件 金属电极电极电位比氧电极的平衡电位负, 即 在中性或碱性溶液中 氧的还原反应为 在酸性溶液中氧的还原反应为 当中性水溶液的pH=7 溶解氧的分压=0.21, 用能斯特公式计算 这种条件下氧电极的平衡电位 为 氢的 由于氧的电极电位比氢的电极电位正的多 氧去极化腐蚀更普遍 . 2 氧去极化腐蚀过程 两个基本过程--氧的传输过程和氧分子在阴极上被还原过程 .氧的传输过程包括: ①??? 空气中的氧穿过溶液表面进入溶液 ②??? 溶解氧通过扩散对流均匀分布与溶液中 ③??? 由于扩散作用氧穿过紧靠阴极表面的扩散层到电极表面,形成吸附氧 而氧分子在电极上的还原过程比较复杂,因为有4个电子参与反应,可能有中间价态的粒子出现,如在中性或碱性溶液中总反应式为: 这个还原反应可分为两步: 第一个过程(氧的传输过程)慢--其速度决定还原反应的总速度 . 3 氧去极化的阴极极化曲线 p段--阴极反应受电化学极化控制--氧还原反应的过电位与电流密度之间的关系服从塔菲尔关系 .②PF段-- 阴极反应速度受电化学极化和浓差极化联合控制,这时阴极电极电位 此阶段阴极电流密度 在 之间 * 铁素体灰口铸铁置于1mol/l 盐酸中 电化学反应可分解为: 在铁素体表面进行铁单电极反应: 在石墨表面进行的氢电极反应: 铁素体电极电位约为-0.44v--微电池的阳极 石墨的电极电位约为-0.37v---阴极 其阳极极化电流为: 阴极极化电流为: 该处的电极电位φc--称为稳定电位 φc是氢电极的非平衡稳定电位,也是铁电极(铁素体)的非平衡稳定电位---混合电位--处于两个电极平衡电位之间. φc又称腐蚀电位。 腐蚀电位--被自腐蚀电流极化的阳极反应和阴极反应的混合电位. ---电极反应的耦合, 相互耦合的反应称为共轭反应,相应的腐蚀体系称为共轭体系. 多电极混合电位有如下特点: ①??? 混合电位(腐蚀电位) φc处于最高电极电位与最低电极电位之间; (2)在一个多电极腐蚀体系中,电位低于该系统混合电位的金属(或合金相)是阳极,而高于该系统混合电位的金属或合金相是阴极。 1.交换电流密度i°的影响 ic随i°增加而增大 Fe和Zn . 2.塔菲尔斜率β和阴阳极电位差(φen-φea) 对ic的影响 ①??? 随β减小, ic增加; (2)随φen—φea增加,ic增加。 . 二.宏观电偶腐蚀电池的工作过程 一种金属腐蚀而另一种金属不腐蚀 2. 两种金属腐蚀情况 . 1. 一种金属腐蚀而另一种金属不腐蚀 锌和铂在不含氧的酸中不接触 锌和铂在不含氧的酸中不接触--构成了共轭腐蚀体系,其腐蚀电位为φcZn, 铂的电位高于氢,不发生腐蚀. 导线联接Zn和Pt-构成宏观电偶腐蚀电池 锌的腐蚀电流增大到ic2 . 2. 两种金属腐蚀情况 金属M1和M2孤立存在电解质溶液中 所形成的共轭腐蚀体系: M1的腐蚀电位为φcM1; M2的腐蚀电位φcM2, 且φcM2 φcM1 .将M1和M2接触和用导线联接 形成一个宏观腐蚀电池, 互相极化到一个共同的混合电位 -电池的腐蚀电位φc -在φcM1和φcM2之间 M2--阴极 M1为阳极 i`cM1比icM1增大 I`cM2比icM2减小 --阴极保护效应 消除或减少极化---去极化. 去极化剂--加速腐蚀 --阳极去极化剂 ----阴极去极化. 在阴极上吸附电子的过程起到阴极去极化作用 最常见与最重要的:氢去极化 氧去极化 1. 发生氢去极化腐蚀的必要条

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