[教学研究]材腐 第2章.ppt

金属的钝化 钝化现象：金属表面形成一层极薄的钝化膜 特征： EM 正移 钝化只发生在电极表面 腐蚀速率显著降低 化学钝化(自钝化)：金属通过与钝化剂相互作用(化学作用)在开路状态发生钝化 阳极钝化（电化学钝化）：金属在一定介质中进行阳极极化时，当外加电流或外加电位达到或超过一定值后，金属发生从活化态到钝化态的转变，金属的溶解速度降至一个很低值，且在一定电位范围内基本保持不变 电化学阳极保护 ip：临界电流密度 Ep：致钝电位 ip’：维钝电流密度 Etp：过钝电位 阴极极化曲线对钝态稳定性的影响 钝化膜 钝化理论 成相膜理论 金属溶解时，可在其表面生成一种致密的，覆盖性良好的固体产物薄膜 吸附膜理论 在金属表面或部分表面上生成氧或含氧粒子的吸附层 作业 1、析氢腐蚀与吸氧腐蚀的异同点 2、在下列情况下，氧电极反应的平衡电位如何变化： 温度升高10℃（氧分压为0.7atm，pH=7） 氧压力增加到原来的10倍(温度25℃) 溶液pH值下降3单位(温度25℃) 习题与应用 ① 判断能否发生腐蚀，腐蚀倾向多大 1. 将两根铜棒分别浸于0.01mol/L CuSO4溶液(Cu2+离子活度为0.41)和0.5mol/L CuSO4溶液(Cu2+离子活度为0.0668) ，组成一个金属离子浓差电池。 哪一根铜棒是阳极，哪一根铜棒是阴极？ 写出阳极反应和阴极反应，计算其平衡电位。 该金属离子浓差电池的腐蚀倾向是多少伏？ 查表 =0.337 V 电动序 电偶序 0.01mol/L CuSO4溶液中 =0.41 ×0.01=0.0041 0.5mol/L CuSO4溶液中 =0.0668 ×0.5=0.0334 =0.337+[(8.314×298.15)/(2×96500)]ln0.0041=0.266 V =0.337+[(8.314×298.15)/(2×96500)]ln0.0334=0.293 V 阳极 阴极 阳极反应 阴极反应 腐蚀倾向 电极反应 活度、浓度、活度系数 ② 极化 2. 将铜片和锌片插在3%NaCl溶液中，测得铜片和锌片未接通时的电位分别为+0.05V和-0.83V。当用导线通过电流表把铜片和锌片接通，原电池开始工作，电流表指示的稳定电流为0.15mA，已知电路的欧姆电阻为200Ω 原电池工作后阳极和阴极的电位差为多大？ 阳极极化过电位和阴极极化过电位之和为多少？ 如果阳极和阴极都不极化，电流表指示应为多少？ 如果使用零电阻电流表，且忽略溶液电阻，那么电流达到稳态后，阴、阳极电位差，阴、阳极 极化过电位之和分别为多少，电流表指示为多少？ =0.15 × 10-3 × 200=0.03 V 锌片—阳极 铜片—阴极 阴、阳极都不极化 =0.0044 A =4.4 mA 零电阻电流表、忽略溶液电阻 ③ 吸氧腐蚀 3. 将铁置于饱和空气的碱溶液(pH=10)中，按阳极反应为 (KspFe(OH)2 =1.87 ×10-15) 计算腐蚀倾向，二者是否相同？为什么？ 阴极反应 25℃ E?=0.401V pO2/p0=0.21 pH=10 阳极反应 KspFe(OH)2 =1.87 ×10-15 阳极反应 二者腐蚀倾向相同 ④综合题 4. 表面积为20cm2的铁样品浸泡在pH=1的除氧酸溶液中，经过50h试验，测得了铁样品的损失质量为0.1g，已知铁的表面上析氢反应符合Tafel公式 单位为V，i的单位为A/cm2，试计算 样品厚度的减少Δh (mm) ？Fe密度为7.8g/cm3 铁电流的腐蚀电流密度icorr (A/m2)？ 铁试样的腐蚀电位Ecorr ？ 腐蚀速率 电位 极化(活化极化Tafel公式) 中性或碱性溶液： 酸性溶液： 25℃ E?=0.401V pO2/p0=0.21 25℃ E?=1.229V pO2/p0=0.21 ——塔菲尔公式 作业 铂电极在充氧的中性水溶液中进行阴极极化，电极表面发生氧离子化反应，利用氧离子反应的动力学参数(b=RT/nF=0.110 V，i0=1.198 ×10-5A/m2)，计算当|icorr|=7 ×10-2mA/cm2时，阴极极化过电位η，其中浓差极化过电位η浓和活化极化过电位η活各占多大比例？扩散层厚度取δ=10-2cm，水中溶解氧浓度为3.2mg/L。比较氢电极反应和氧电极反应的阴极极化特征。 若金属的标准电极电位比介质中某一物质的标准电极电位更负，则可能发生腐蚀。 电池的