《材料腐蚀与防护(第三章)3》教学课件.ppt

第三章 金属的电化学腐蚀 3.1 腐蚀原电池 3.2 电极与电极电位 3.3 极化 3.4 去极化 3.5 腐蚀极化图 3.6 金属的钝化 第三章 金属的电化学腐蚀 3.7 塔菲尔关系 3.8 能斯特方程 3.9 本章主要概念 3.10 本章主要内容 3.5 腐蚀极化图 一、伊文思（Evans）极化图 二、腐蚀电流 三、腐蚀控制因素 3.5 腐蚀极化图 伊文思（Evans）极化图 ?不考虑电位随电流变化细节，将两个电极反应所对应的阴极、阳极极化曲线简化成直线画在一张图上，这种简化了的图称为伊文思极化图 3.5 腐蚀极化图 伊文思（Evans）极化图 ?在一个均相的腐蚀电极上，如果只进行两个电极反应，则金属阳极溶解的电流强度一定等于阴极还原反应的电流强度 ?在实验室里，一般用外加电流测定阴、阳极极化曲线来绘制伊文思极化图 3.5 腐蚀极化图 伊文思（Evans）腐蚀图 ?AB阳极极化曲线 BC阴极极化曲线 OG欧姆电位降 CH欧姆、阴极极化总线 ?阳极极化率Pa=tgβ 阴极极化率Pc=tgα 3.5 腐蚀极化图 伊文思（Evans）腐蚀图 ?考虑欧姆压降，腐蚀电流为I’， ?阳极极化的电位降： ΔEa= E ’a – E0a=I’ tgβ= I’ Pa 阴极极化的电位降： ΔEc= E ’c – E0c=I’ tg α= I’ Pc 欧姆压降： ΔEr= I’ R 腐蚀电池总压降： E0c -E0a = I’ （ Pa+Pc+ R） 腐蚀电流： 3.5 腐蚀极化图 腐蚀控制因素 1）初始电位差与腐蚀电流的关系 2）极化率与腐蚀电流的关系 3）氢过电位与腐蚀速度的关系 阴极析氢过电位： 阴极电极材料 表面状态 不同金属表面上氢过电位不同。 3.5 腐蚀极化图 腐蚀控制因素 1）虽然锌的氢过电位比较铁的电位负，但由于氢过电位高，锌在还原性酸溶液中的腐蚀速度反而比铁小； 2）如果在溶液中加入少量的Pt盐，由于氢在析出的铂上的过电位比锌、铁 都低，所以铁和锌的腐蚀速度都明显增加。 3.6 金属的钝化 钝化现象 1）实际情况中，一些较活泼的金属在某些特定的环境介质 中，都具有较好的耐蚀性。 2）Fe在不同浓度的硝酸中的腐蚀 w 30％：硝酸浓度上升，腐蚀速率增加 w＝ 30～40％：腐蚀速率最大 w 40％：硝酸浓度上升，腐蚀速率突然 急剧降低—钝化 w－80％：腐蚀速率又增加，—过钝化 3.6 金属的钝化 钝化现象 1）金属或合金在某种条件下，由活化态转为钝态的过程称为钝化。 金属（合金）钝化后所具有的耐蚀性称为钝性。 2）钝化的实际意义 可利用钝化现象提高金属或合金的耐蚀性。 如人们向铁中加入Cr、Ni、Al制成不锈钢、耐热钢 在有些情况下又希望避免钝化现象的出现。 如电镀时阳极的钝化常带来有害的后果，它使电极活性降低，从而降低了电镀效率等。 3.6 金属的钝化 钝化原因 （1）化学因素：——钝化剂 ?强氧化剂（硝酸、高锰酸钾、铬酸盐、氯酸盐等） ?非氧化介质（Mg在HF中、Mo、Nb在HCl中） ?溶液和大气中的氧 （2）电化学因素 ?采用外加阳极电流的方法，使金属由活性状态变为钝态的现象 3.6 金属的钝化 钝化曲线的几种类型 （1）活化 钝化过渡区 ?单一电流峰（Fe在稀H2SO4） ?多个电流峰 （2）钝化区 ?稳态阳极电流是不随电位而变化 ?不同电位区间，其钝化程度不同。Co表现出逐级钝化的情况 ?少数金属，如Ni，钝态电流密度是随电位增加而增加的 3.6 金属的钝化 钝化曲线的几种类型 （3）过 钝化过渡区 ?电位达到或超过钝化电位时，阳极溶解电流又突然随电位升高而增加，金属表面经受全面腐蚀 ?当电位进一步升高，过钝化电流达到某一极限值时，过钝化电流对金属表面具有抛光作用。 ?有两种过钝化模式，一种，如Cr，钝化溶解产物是高价离子形式；另一种，如Fe，过钝化溶解和钝化区溶解的离子一样。 ?当溶液中存在对钝化膜有破坏作用的阴离子时，且电位达到某一临界电位（孔蚀电位），则金属发生孔蚀。 3.6 金属的钝化 钝化曲线的几种类型 3.6 金属的钝化 钝化膜的性质 多数钝化膜是由金属氧化物组成的。在一定条件下，铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐及难溶的硫酸盐和氯化物也能构成成相膜。钝化膜与溶液的PH值、电极电位及阴离子性质，浓度有关。 如果把