氢去极化腐蚀与氧去极化腐蚀.pptx

1 氢去极化腐蚀与氧去极化腐蚀 2 氢去极化腐蚀：氢离子作为去极化剂的腐蚀过程 氧去极化腐蚀：氧作为去极化剂的腐蚀过程 第1页/共61页 3 第一节 电化学腐蚀的阴极过程 金属腐蚀阴极过程的类型： （1）溶液中阳离子的还原 第2页/共61页 4 （2）溶液中阴离子的还原 （3）溶液中的中性分子的还原 第3页/共61页 5 （4）不溶性产物的还原 （5）溶液中有机化合物的还原 有时两个或多个阴极过程共同构成电化学腐蚀的总的阴极过程 第4页/共61页 6 第二节 氢去极化腐蚀 氢去极化的基本步骤： 氢离子在电极上总的还原反应： 酸性溶液中： 第5页/共61页 7 碱性溶液中： 大多数金属电极第二个步骤氢离子与电子结合的电化学步骤最慢，是控制步骤 第6页/共61页 8 吸附在金属表面的氢原子能够渗入金属并在金属内扩散，有可能造成氢脆等损害。 金属表面吸附氢原子浓度愈大，则渗入金属的氢原子愈多，氢损害的危害性愈大。 因此，凡是在金属表面发生析氢反应，如金属在酸性溶液中发生析氢腐蚀，金属的酸洗除锈，电镀，阴极保护，都应当注意是否会造成氢损伤问题。 氢脆 第7页/共61页 9 氢去极化的阴极极化曲线与氢过电位 电流密度i1时的氢过电位： hH = je,H - jk 电流密度大到一定程度时： 第8页/共61页 10 第9页/共61页 11 常数a与电极材料、表面状态、溶液组成、浓度及温度有关。不同材料的电极表面对氢离子还原析出氢的反应有很不相同的催化作用 （1）高氢过电位金属（），主要有铅、铊、汞、镉、锌、镓、铋、锡 （2）中氢过电位金属（），主要有铁、钴、镍、铜、钨、金 （3）低氢过电位金属（），主要有铂和钯等铂族金属 第10页/共61页 12 常数b即常用对数塔菲尔斜率，与电极材料无关 第11页/共61页 13 表面状态：粗糙表面的氢过电位较小 溶液的pH值：在酸性溶液中， pH每增加1单位，氢过电位增加59毫伏；在碱性溶液中， pH每增加1单位，氢过电位减小59毫伏； 温度：温度每增加1℃，氢过电位约减小2毫伏 第12页/共61页 14 第13页/共61页 15 金属在酸中腐蚀的阳极过程 金属在酸中腐蚀的阳极活性溶解反应通式： 1. 金属原子离开金属晶格成为吸附在金属表面上的吸附原子 2. 溶液组分在金属表面上的吸附 3. 水化金属离子的形成 4. 水化金属离子离开金属表面附近的溶液层向溶液深处扩散 第14页/共61页 16 铁在酸中活性腐蚀时阳极反应的机理： 表面活性比较低的铁（区域熔融或在真空中重结晶的铁）： 表面活性比较高的铁（表面上晶体缺陷和位错露头等密度比较高的铁）： 快 慢 快 第15页/共61页 17 铁在酸中腐蚀的特点： 如果酸溶液中没有其它电极电位比氢电极电位更正的去极化剂，那么腐蚀的阴极过程仅为析氢反应； 2. 在绝大多数情况下，铁在酸溶液中的腐蚀是在表面上没有钝化膜或其它成相膜存在的情况下进行。因此，铁在氧化性较弱或非氧化性酸溶液中的腐蚀是活性区的腐蚀； 3. 在大多数情况下，铁在酸溶液中的腐蚀从宏观上看是均匀腐蚀，不能明确在金属表面上区分出阳极和阴极区； 4. 实验证明，如果酸溶液中氢离子浓度大于10-3mol/L,则氢离子还原的阴极反应过程的浓度极化可以忽略不计。 铁在酸中的腐蚀 第16页/共61页 18 铁在氧化性较弱或非氧化性酸溶液中的腐蚀可认为是活性区的均匀腐蚀： 金属在酸溶液中活性腐蚀时腐蚀电位随溶液的pH值降低而变正，这是由于析氢反应的电位电位随pH值降低而变正，因而铁在酸溶液中活性腐蚀时的腐蚀速度随着pH值降低而增大 第17页/共61页 19 氢去极化腐蚀概况 发生氢去极化腐蚀的前提：金属的电极电位比析氢反应的电极电位更负 第18页/共61页 20 当氢电极电位一定时，金属的电极电位越负，发生氢去极化腐蚀的倾向越大。对于纯金属来说，氢去极化腐蚀没有明显的阳极区和阴极区划分，金属腐蚀速度很大程度取决于在该金属上析氢反应的过电位。 纯金属： 电位更正的杂质： 如果杂质上的氢过电位比基体金属上的过电位低，则阴极反应过程将主要在杂质表面上进行。氢过电位高的杂质将使基体金属的腐蚀速度减小，而氢过电位低的杂质将使金属的腐蚀速度增大。 第19页/共61页 21 第20页/共61页 22 第21页/共61页 23 铁在稀硫酸中的腐蚀速度比锌大 铂盐效应 第22页/共61页 24 铁溶解反应的活化极化较大，氢在铁上析出反应的过电位又不是很小，属于混合控制 第23页/共61页 25 第24页/共61页 26 铜在氨水中也能发生氢去极化腐蚀 第25页/共61页 27 铝和不锈钢：阳极极化控制 第26页/共61页 28 硝酸： 第27页/共61页 29 氢去极化腐蚀的特征 1. 阴极反应