第二章 金属电化学腐蚀.ppt

第二章 金属的电化学腐蚀 2.1、腐蚀原电池 1 、 腐蚀原电池： Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 定义：只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池。 特点： 腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反应，结果造成金属材料的破坏。 腐蚀电池的阴、阳极短路，即短路的原电池，电池产生的电流全部消耗在内部，转变为热，不对外做功。 腐蚀电池中的反应是以最大限度的不可逆方式进行。 2、腐蚀电池的工作过程 3、电化学腐蚀的次生过程 4、腐蚀电池的类型 二、微观腐蚀电池 2.2、电极和电极电位 电极:金属导体与离子导体组成的体系（两相组成） 如： 铜电极：Cu/CuSO4； 锌电极：Zn/ZnSO4 3、相间电位差的形成 1)由于表面发生电子转离 作用的表面张力： 10-8 cm 之内 静电库仑力的作用： 10-4 cm 之内 4、平衡电极电位 5、非平衡电极电位 6、标准电位 当参与电极反应的各组分活度(或分压)都等于1，温度规定为25?C，这种状态称为标准状态，此时，平衡电位Ee等于E0，故E0称为标准电位。 *标准电位是平衡电位的一种特殊情况，标准电位只取决于电极反应的本性，而平衡电位既与电极反应本性有关，又与参与电极反应各组分的活度(或分压)，以及温度有关。 电动序 将各种金属的标准电位E0 (Me/Men+)的数值从小到大排列起来，就得到所谓“电动序” 。(Electromotive Force Series) *EFS可以清楚地表明各种金属转变为氧化状态的倾向(活泼顺序)。因为氢电极反应的E0规定为零，故在氢之前的金属的E0为负值，称负电性金属；在氢之后的金属的E0为正值，称正电性金属。 **电动序可以用来粗略地判断金属的腐蚀倾向。 2.3、极化 ? 2.3.1、极化的原因及类型 1、电化学极化 2、浓度极化 3、电阻极化 电阻极化有两个特点： 2.3.2、阳极极化与阴极极化 产生阳极极化的原因： 二、阴极极化 过电位 2.4、极化曲线 1、实测极化曲线与理想极化曲线 活化控制的腐蚀体系的极化曲线 2、极化曲线的测量方法 2.5、腐蚀极化图(Evans)的应用 1、阴极控制的腐蚀过程 2、阳极极化控制的腐蚀过程 3、欧姆电阻控制的腐蚀过程 4、混合控制的腐蚀过程 2.6、去极化 凡是能消除或抑制原电池极化过程的叫做去极化。 起到这种作用的物质称为去极剂或活化剂。 阳极去极化： 阴极去极化： 凡是在电极上能吸收电子的还原反应都能起到去极化作用。 阴极去极化一般有下列反应： 2.6.1、氢去极化腐蚀 二、氢去极化的阴极极化曲线与氢过电位 三、提高氢过电位措施 1、加入析氢过电位高的合金元素； 2、提高金属的纯度，消除或减少杂质； 3、加入阴极缓蚀剂，如在酸性溶液中加入As、Sb、Hg、盐。 2.6.2、氧去极化腐蚀 一、氧向金属表面的输送过程 一、 氧还原过程的阴极极化曲线 二、?氧去极化腐蚀的影响因素 氢去极化腐蚀与氧去极化腐蚀的简单比较 2.7、金属的钝化 二、影响钝化的因素 1、? 金属材料 各种金属钝化的难易程度和钝态稳定性有很大不同。钛、铬、钼、镍、铁属于易钝化金属，特别是钛、铬、铝能在空气中和很多含氧介质中钝化，一般称为自钝化金属，其钝态稳定性也很高。 将钝化性能很强的金属(如铬)加入到钝化性能较弱的金属(如铁)中，组成固溶体合金，加入量对合金钝化性能的影响符合Tamman定律(又称n/8定律)，即只有当铬的含量达到11.75%(重量)或原子分数1/8，铁铬合金的钝化能力才能大大提高。 2、环境 能使金属钝化的介质称为钝化剂。多数钝化剂都是氧化性物质，如氧化性酸（硝酸，浓硫酸，铬酸），氧化性酸的盐（硝酸盐，亚硝酸盐，铬酸盐，重铬酸盐等），氧也是一种较强钝化剂。 3、温度 温度升高时钝化变得困难，降低温度有利于钝化的发生。 4、 金属表面在空气中形成的氧化物膜对钝化有利。 5、 有许多因素能够破坏金属的钝态，使金属活化。这些因素包括：活性离子(特别是氯离子)和还原性气体(如氢)，非氧化性酸(如盐酸)，碱溶液(能破坏两性金属如铝的钝态)，阴极极化，机械磨损。 三、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