华南师范大学华师第七章 应用电化学2016.ppt

当往金属输入阴极电流时，金属发生阴极极化，金属的电位从Ecorr负移至E’，这时总的阴极极化电流由两部分组成，一部分由腐蚀电池提供(AB段)，另一部分是外加的(BC段)。这表明金属的电位移到E’时，金属仍有与AB段相等的腐蚀电流存在，即腐蚀速度变小而没有完全停止。当输入电流使金属的电位负移到Ee，A时，即等于金属的平衡电位时，外加电流便足以使金属完全停止腐蚀，使金属得到完全保护。 使金属达到完全保护所需的最小电流密度称最小保护电流密度，相应的电位称为最小保护电位。实际上要得到满意的保护效果，选用的保护电位总是低于腐蚀电池的阳极的平衡电位。为了达到必要的保护电位，要通过控制保护电流密度来实现。表7．3列出了某些金属和合金在海水和土壤中的保护电位。我国制定的标准中，钢质船舶在海水中的保护电位范围为?0.75～?0.95 V(vs. Ag／AgCl)。 阴极保护电位不是越负越好。超过规定范围，除浪费电能外，还会引起析氢，导致附近介质pH升高，破坏漆膜，甚至引起氢脆。 阴极保护根据阴极电流的来源又分为牺牲阳极的阴极保护和外加电流的阴极保护两类。牺牲阳极的阴极保护是靠电位较负的金属的溶解来提供阴极电流，一般是用锌合金、铝合金、镁合金。在保护过程中电位较负的金属为阳极，逐渐溶解牺牲掉。在20世纪60年代及70年代初期，船壳的保护大部分是用牺牲阳极。外加电流的阴极保护则靠外部电源提供阴极电流，这时要用钢铁、石墨、高硅铸铁、铅银(2％)合金、镀铂的钛等作阳极，称为辅助阳极。 阴极保护是一种经济而有效 的防腐措施，使用范围日益 广泛。 一些要求在海水、 土壤中使用几十年的设备， 如船舰、码头、海上石油钻 探平台、电缆、地下管道等 都要用阴极保护，提高它们 的抗蚀能力。图7．17表示 船体牺牲阳极和外加电流阴 极保护。 阴极保护所需的电流密度不大，例如我国渤海中平台阴极保护所需的电流密度，水中为60～70mA·m?2，泥中为20 mA·m?2 。在强酸中不适宜用阴极保护，因为所需的电流密度很大，生产上难以实现。 对管道的阴极保护，必须考虑电位和电流分布的均匀性。例如，对埋地钢管实施阴极保护大多采用相隔一定距离的分立位置的辅助阳极，这时邻近阳极的管段的保护电位最负，而两个阳极之间的管段的电位就要正一些。为了改变这种情况，使在受阴极保护的管道上获得均匀的电位分布。采用与管道平行敷设的带状牺牲阳极是一条可行的途径，因为沿着轴线方向的电位分布一定是均匀的。美国已生产出挤压带状镁阳极，近年来国内也研制成功带状镁阳极和锌阳极。 2．阳极保护 阳极保护是在被保护金属 表面通入足够大的阳极电 流，使电位变正进入钝化 区从而防止金属腐蚀 (图7．18)。阳极保护主 要用来保护贮存硫酸用的 碳钢贮槽、贮存氨水用的 碳钢贮槽、生产碳酸氢铵 用的碳钢制的碳化塔以及 钢制纸浆蒸煮釜。 阳极保护的辅助阴极 (见图7．19)所用的材 料，对浓硫酸可用镀 铂电极、高硅铸铁、 银等；对稀硫酸可用 铝青铜、石墨等；对 碱液可用高镍铬合金 或普通碳钢。若介质含Cl?多，就不宜用阳极保护 的方法，因此阳极保护的应用是有限的。 7.7 新型防腐蚀膜层的研究与应用 一、金属防腐新工艺——达克罗 达克罗(DACROMET)又称达克锈、达克膜、迪克龙、锌铬膜，是一种鳞片状锌铝铬盐防护涂层，是当今国际上表面处理的高新技术。由于它的整套工艺采用全过程闭路循环涂覆的方式，因此具有生产过程中将产生的污染物完全控制的特点，所以，达克罗产品又称为环保产品，绿色产品。达克罗技术是20世纪80年代末由美国大洋公司的科学家们首先研制的，90年代中期，日本引进了该技术。我国于近年也引进了该技术。 达克罗的工艺流程为：待处理的金属件→脱脂→除锈(抛丸) →涂覆→预热→烧结→冷却→涂覆→预热→烧结→冷却→成品。涂覆二层达克罗溶液经300℃保温烘烤后，金属表面涂料产生“热融”烧结而形成一种厚薄均匀、色泽一致、附着力强、高度耐腐蚀的薄膜——达克罗涂层。达克罗溶液的主要成分：A组分为醇类、表面活性剂、锌片、铝片；B组分为铬酸、pH缓冲剂、去离子水；C组分为增稠剂。 通常的钝化只是 在金属表面形成 极薄的钝化膜， 而达克罗溶液中 无数极细的锌片、 铝片(δ≤0.002μm)与铬酸钝化反应，经涂覆烘 烤后，锌片、铝片及非晶体铬酸化合物的层层叠 加，形成了多层钝化膜(见图7．20)。 从图7．20可见，达克罗膜中的多层锌片、铝片及铬酸化合物层层覆盖且相互