04第四章表面腐蚀基本理论概论.ppt

铁在10%硫酸中的阳极极化曲线(根据R.Olivier) B -250 0 +250 +500 +750 +1000 +1250 +1500 +1750 +2000 电位(mv) | １ ｜ ２ ｜３｜ ４ ｜ ５ ｜ 800 600 400 200 电流密度i(mA/cm2) (由a~d,电位增加速度减小) A C D E 钝化体系的极化曲线 阳极钝化的阳极极化曲线 （1）AB段，称为活性溶解区 阳极反应式 如 Fe ? Fe2+ + 2e （2）BC段，称为钝化过渡区 阳极反应式 如 3Fe + 4H2O ? Fe3O4 + 8H+ + 8e （3）CD段，称为稳定钝化区，简称钝化区 阳极反应式如 2Fe + 3H2O ? Fe2O3 + 6H+ + 6e （4）DE段，称为过钝化区 阳极反应 4OH- ? O2 + 2H2O + 4e ０．２ ０．１ ０ １．０ ０．５ ０ ０．１ ０ ０．１ ０．０５ ０ ０．０５ ０ －０．１ ０ １．０ ２．０ 电位（Ｖ） （根据Ｆｒｓｎｃｋ） 电流密度(mA/cm2) 几种金属的阳极钝化曲线 Fe IN H2SO4 Au IN HCL Zn IN NaoH Ni IN H2SO4 Cr IN H2SO4 钝化参数 (1)致钝电流密度，i致 i致表示腐蚀体系钝化的难易程度，i致愈小体系愈容易钝化。 (2)致钝化电位，Ep 阳极极化时，必须使极化电位超过Ep才能使金属钝化，Ep愈负，表明体系愈容易钝化。 (3)维钝电流密度，i维 i维对应于金属钝化后的腐蚀速度。所以i维愈小，钝化膜的保护性能愈好。 (4)钝化区电位范围 钝化区电位范围愈宽，表明金属钝态愈稳定。 阳极保护 用阳极钝化方法达到减小金属腐蚀的目的，这种防护技术叫做阳极保护。 阳极保护的适用条件是: 具有活态—钝态转变。 阳极极化时必须使金属的电位正移到稳定钝化区内。 ●●影响阳极极化曲线 使真实阳极极化曲线向左、向下移动。 提高金属材料的钝化性能，比如Fe中加入Cr制成不锈钢，钝化性能大大增强。 加入阳极性缓蚀剂，抑制阳极反应，使Ep和ip降低。 指在没有任何外加极化情况下而产生的自然钝化 金属的自钝化必须满足2个条件： 1) 氧化剂的氧化-还原平衡电位Ee,c要高于该金属的致钝电位Epp,即Ee,c Epp; 2) 在致钝电位Epp下，氧化剂阴极还原反应的电流密度ic必须大于该金属的致钝电流密度ipp,即在Epp下， ic ipp。 4.2.2 金属的自钝化 4.2.3 主要的钝化理论简介 成相膜理论 （1）成相膜理论对金属钝化的解释金属钝化的原因是：表面上生成相的保护性固体产物膜(多数为氧化物膜)，将金属和溶液机械隔离开。由于氧化物膜溶解速度很小，因而使金属腐蚀速度大大降低。 （2）支持成相膜理论的实验事实 在浓硝酸中铁表面钝化膜是 ?-Fe2O3。钝化膜厚度为25～30A0。 Mn+ O2- M H2O 2OH- 去阴极 金属 氧化膜 电解质溶液 Mn+ O2- M H2O 2OH- 去阴极 金属 氧化膜 电解质溶液 表面氧化膜生长机理 （a）阴离子迁移为主 （b）金属离子迁移为主 吸附理论 （1）对金属钝化的解释 金属钝化的原因是：金属表面(或部分表面)上形成了氧或含氧粒子的吸附层，使金属表面的化学结合力饱和，阳极反应活化能增大，因而金属溶解速度降低。即吸附理论强调了钝