过程装备腐蚀与防护(闫康平)(二版)第1章金属电化学腐蚀基本理论.ppt

化学腐蚀 金属的电化学腐蚀概念 ◆电化学腐蚀 ◆腐蚀电池 1.电化学腐蚀的阳极过程 若金属中含有微量杂质，阳极反应通常都是金属溶解，产生金属腐蚀。 2.电化学腐蚀的阴极过程 ◆析氢腐蚀 ◆耗氧腐蚀 铁锈的组成 各类双电层的特点 双电层两层 “极板”分处于不同的两相-金属相 和电解质溶液中 双电层的内层有过剩的电子或阳离子，当系统形成回路时，电子即可沿导线流入或流出电极 双电层犹如平板电容器。 电势跃：双电层的形成必然在界面 引起电势跃，总的电势跃=紧密层 电势跃+分散层电势跃； 当金属侧带负电时，电势跃0; 金属侧带正电时，电势跃0 铁-H2O的电势-pH图 腐蚀电池实质是一个短路的原电池。 宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池仅仅形式有区别，工作原理完全相同。 阳极过程、阴极过程和电流流动三个互相联系的环节构成,缺一不可，一个环节受到阻滞，整个腐蚀过程就会缓慢或完全停止。 金属腐蚀的影响因素 （1）金属的氧化还原电势 （2）金属所含杂质情况 （3）杂散电流的影响 （4）湿膜 （5）溶液的成分及浓度的影响 （6）温度 （7）压力、氧浓度 § 1-3析氢腐蚀和耗氧腐蚀 2.析氢的阴极过程和氢的超电压 氢的超电压的影响因素 与电极材料的种类有关：详见P34，Fig.1-28 与电极的表面状态有关：粗糙的表面低于光滑表面 与溶液的pH值有关：酸性溶液中: 碱性溶液中: 与溶液的温度有关： 与某些添加剂有关：如缓蚀剂，胺、醛类等有机物质 2.耗氧腐蚀的阴极过程和氧的超电压 氧向阴极输送 靠对流、浓度梯度扩散， 阻力主要在滞留层；见图1-29 氧去极化 氧的离子化反应：O2+2H2O+4e→4OH- 3.耗氧腐蚀的特点 （1）腐蚀过程的控制步骤随金属在溶液中的腐蚀电位而异； （2）在氧的扩散控制情况下，腐蚀速度与金属本身的性质关系不大； （3）溶液的含氧量对腐蚀速度的影响很大 （4）阴极面积对腐蚀速度的影响视腐蚀电池类型而异 对宏观腐蚀电池来讲，阴极面积↑，腐蚀速度↑ 对腐蚀微电池来讲，阴极面积对腐蚀速度无明显的影响 （5）溶液的流动状态对腐蚀速度影响大 * 阳极金属电势较正时，②为控制步骤； 阳极金属电势较负时，①为控制步骤； 阳极金属电势很负时，氧和氢同时去极化。 腐蚀决定氧扩散，只由阴极极化决定，与阳极无关。 流动较静止扩散超电势小，流速↑滞留层厚度δ↓id ↑ 钝化 金属的化学钝化 金属的表面性质由活泼到不活泼的过程或状态称为钝化。 这里特指金属由产生腐蚀到腐蚀停止的过程或状态。 金属被氧化剂钝化称为化学钝化，如Fe、Co、Ni等都能被强氧化剂钝化，形成氧化膜。钝化后的金属电位大幅正移，不易发生腐蚀。 § 1-4 金属钝化 一、 钝化现象 指某些金属或合金在特定条件下失去化学活性的现象。 1.钝化方法：①化学钝化法：钝化剂钝化； ②电化学钝化法：外加电流。 金属的电化学钝化 （1）金属的电化学钝化的概念 （2）阴离子对金属有活化作用 金属的电化学钝化是指金属阳极极化作用而引起的钝化。 如铝，在空气中和纯净的水中均处于钝化状态，但在海水中极易腐蚀即是氯离子活化作用所致。 阴离子使金属失去钝化能力的强弱顺序为： Cl－＞Br－＞I－＞F－＞ClO4－＞OH－＞SO42 金属钝化的影响因素 ◆利于阳极钝化的因素 ◆金 属的 钝化与 机械损 伤 不利于金属活化的因素均利于金属钝化。 （1）氧化剂存在； （2）阳极极化； （3）使电位变正； （4）与电位更正的金属接触； （5）降低温度； （6）表面光滑等。 大多数金属原表面或钝化后的表面机械损伤后会失去钝性；有些金属（铝、铬和不锈钢等）机械损伤后能在空气