电化学报告田云生详解.docx

中国地质大学（武汉） 2016年 电化学 报告 报告题目：硬质合金电化学腐蚀行为的研究进展 报告作者：田云生 学 院：材料科学与化学工程学院 专 业：应用化学 班 级：031144 学 号：20141001960 指导老师：杨丽霞 一丶摘要 1 二、硬质合金的腐蚀原理 2 2.1腐蚀的热力学原理 2 2.2腐蚀的动力学原理 4 三、主要内容 9 3.1硬质合金腐蚀性能的影响因素 9 3.2 WC平均晶粒尺寸 10 3.2 粘结相含量 10 3.3 阴离子 11 3.4 温度 11 3.5 磁饱和强度（W 在Co 中的固溶度） 11 3.6合金元素 12 3.6.1 Cr 12 3.6.2 V 13 3.7.3 Ru 13 3.7.4 Al 14 四、读书报告结论与感想 14 五、 参考文献 15  一丶摘要 硬质合金广泛应用于工业生产中，其服役环境复杂，除了要求其优异的力学性能之外，对其耐腐蚀性也提出了很高的的要求，因此，本文分析了国内外有关硬质合金腐蚀行为的研究及其进展。重点总结了实验室中常用的硬质合金腐蚀性能评价与表征方法，包括浸出法和电化学测试方法；从WC 的平均晶粒尺寸、粘结相的种类和含量、溶 液pH 值、溶液中的阴离子、温度、W 在Co 中的固溶度（磁饱和强度）和合金元素（Cr、V、Ti、Ta、Ru、Al 等）等方面分析了微观结构和服役环境对硬质合金腐蚀性能的影响；从腐蚀热力学与动力学两方面阐述了硬质合金的腐蚀机理。服役条件下硬质合金往往不是受到单一的电化学腐蚀作用，而是其它因素（静载荷、冲击载荷、摩擦等）与电化学腐蚀的联合作用，今后有必要开展这方面的研究；另外以往的研究者多从整体、统计的角度来评价硬质合金的电化学腐蚀行为，今后应该借助更加先进的电化学研究手段（如：电化学扫描探针显微镜、电化学隧道扫描显微镜等）进行微区电化学研究，在一个试样上 同时研究粘结相和硬质相的电化学特性，这有利于说明硬质合金腐蚀的本质。 关键词硬质合金； 电化学腐蚀行为； 微观结构； 腐蚀机理 二、硬质合金的腐蚀原理 2.1腐蚀的热力学原理 硬质合金由碳化物硬质相（WC、TiC、TaC 等）和金属粘结相（Co，Ni，Fe 等）组成，而硬质相和粘结相具有不同的电极电位， 当硬质合金处于潮湿的空气或浸泡在溶液中时， 相邻的粘结相和硬质相就构成了原电池， 从而导致硬质合金发生腐蚀。常见粘结相和硬质相的标准还原电极电位如下： Co2++2e-=Co EΘCo2+/Co=-0.28 V （1） Ni2++2e-=Ni EΘNi2+/Ni=-0.23 V （2） WC+6H2O-10e-=WO2-4 +CO2+12H+ EΘ=0.24 V[1]（3） 标准还原电极电位越负， 失电子趋势越大。可见，相对于硬质相WC，粘结相Co 和Ni 极易发生氧化反应，失去电子，形成离子进入溶液，成为腐蚀电池的负极（阳极）。相应的腐蚀电池的正极（阴极）上发生的还原反应可能有以下几种： 2H++2e-=H2 EΘH+/H2=0 V （4） O2+2H2O+4e-=4OH- EΘOH-/O2=0.40 V （5） O2+4H++4e-=2H2O EΘH+/O2=1.30 V （6） 可见，在酸性溶液中极可能发生的还原反应是析氢反应，在碱性溶液中可能发生的还原反应是吸氧反应，在中性溶液中析氢和吸氧反应都有可能发生。通过标准还原电极电位可以计算出腐蚀电池的标准吉布斯自由能，以（1）和（4）组成的腐蚀电池为例，电池反应如下： Co+2H+=Co2+ + H2 （5） ΔrGΘm=-zEΘF=-z(EΘH+/H2-EΘCo2+/Co)F=-54 kJ/moL （6） 从热力学判据可看出，在酸性溶液中，该反应能够进行，Co 将发生溶解。同理可以得到Ni 在标准状态下同样可以发生溶解，而WC 则不能发生溶解。 因此，可以推论出：硬质合金的腐蚀是由于硬质相和粘结相在腐蚀介质中构成了原电池， 粘结相金属作为腐蚀微电池的负极（阳极）发生氧化反应，逐渐溶解，硬质相作为腐蚀微电池的正极（阴极），不发生反应，起传导电子（由粘结相发