电化学在腐蚀与防护方面的应用.pdf

腐蚀电化学研究及防护

摘要：本文讨论腐蚀电化学的研究方法，指出复杂体系腐蚀电化学过程中的新理论、新模型及规律性的探

索对于解决实际问题和发展腐蚀电化学学科以及对于防护的重要性，对于不同电化学研究方法的运用；通

过研究实施防护措施，阴极保护的应用，阴极保护的新的发展与展望。

关键词：腐蚀电化学；研究方法；防护；阴极保护

据估算，每年因金属发生腐蚀造成的直接经济损失大约占国民生产总值的

2%—4%，损耗的钢材约为年产量的1/3，每年因金属腐蚀造成的经济损失比水

灾、火灾、风暴和地震等自然灾害的损失的总和还大；材料腐蚀破坏还涉及环境、

资源、人身安全、可持续性发展等重大的国计民生问题。电化学腐蚀是最普遍的

腐蚀现象，电化学腐蚀是指金属与电解质发生电化学反应而引起的金属损耗，其

本质是电化学传荷过程。例如海水、土壤和潮湿空气中上网腐蚀情况。在电化学

腐蚀过程中，同时存在着相对独立的反应过程—阴极反应和阳极反应，并有电流

产生，其主要特点是原电池腐蚀，同时电化学保护技术又是材料防腐蚀方法中最

常用的技术，防护是电化学应用的一个重要方面。

复杂腐蚀电化学研究

在20世纪研究了腐蚀热力学、腐蚀动力学、局部腐蚀的基础问题，腐蚀实

验的目的是进行材料筛选和材质检测，估算使用寿命和设计参数，分析事故原因

和验证防腐蚀效果以及研究腐蚀规律等等，解决工业和科技方面的问题与困难。

腐蚀电化学研究方法有很多种，比如说有极化曲线法、电化学抗阻谱法（EIS）、

时间电流法与时间电位法、极化电阻（RP）测量法等等。但是方法有一定局限

性，对于不同的研究对象会有不定的影响。例如涂漆铝合金体系的腐蚀电化学研

究方法可以用有极化曲线法、电化学抗阻谱法（EIS）、时间电流法与时间电位法，

虽然在涂漆铝合金腐蚀测量领域，与盐雾腐蚀等常规测量法相比较，电化学测量

法具有快速、操作简便、信息量化程度高等优点。在金属土壤腐蚀电化学研究的

方法有有极化曲线法、电化学抗阻谱法（EIS）、极化电阻（RP）测量法，极化

电阻（RP）与金属的腐蚀速度有一定的对应关系，但不严格，且只能反应平均

信息，极化曲线测量虽可提供较多的土壤信息，但极化时对研究体系有较大的改

变，使测量时的腐蚀环境与试样自然腐蚀时不同，而使结果可信度降低。EIS法

对土壤环境的影响很小，且可得到较丰富的土壤腐蚀信息和腐蚀过程动力学参

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数，故它被认为是研究土壤腐蚀最有希望的方法，也越来越受到人们的重视。目

前在各种电化学测量法中，EIS法由于具有无损、信息量大的优点，在这个领域

占据了主要地位。特别是在计算机引入后，这种趋势就更加明显。

然而随着现代工业的发展和人类活动空间的扩大，绝大部分材料必须在与有

机、无机或金属材料混合状态下使用，因此显示出复杂界面腐蚀电化学过程的特

殊性和复杂性，特别是环境条件的复杂化、苛刻化，构成极端复杂的腐蚀破坏体

系。例如钢筋在在混凝土中的腐蚀破坏就是一种典型的复杂体系，其特点是：钢

筋/混凝土界面是气—固—液三项共存的高度闭塞区域，是腐蚀电化学发生、发

展的核心场所，界面化学微环境如水、氧气、氯离子、氢氧根离子、PH等在微

腐蚀电池的产生与发展过程中扮演着关键性的作用；混凝土是复杂的非均质活性

相，其物理化学性质呈动态变化和不均一的分布，可构成各种浓差电池和宏观电

池，宏电池和微电池交互动态作用。要研究这个体系就要揭示钢筋/混凝土界面

微化学环境的特征，探明界面微化学环境的临界参数、混凝土物理化学性能和环

境因素；考察影响钢筋混凝土腐蚀破坏的关键性材料和环境因素，包括环境介质、

服役条件、表面状态等，探明其中的控制因素，研究各种内外影响因素交互作用

的规律性；建立研究方法及测量技术，研究此复杂体系的各种电化学保护技术和

缓蚀剂技术及其防腐蚀理论。

极端复杂的腐蚀破坏体系与裸金属在敞开环境中腐蚀体系的腐蚀电化学过程

差异很大，与传统的腐蚀电化学体系比较，复杂体系的腐蚀电化学过程的明显特

点是多相、多因子、多步骤、多样性、交叉及复杂性等。其中有不少深层次的、

交叉性的、综合性的和关键性的科学问题亟待解决这些复杂体系腐蚀电化学的深

入研究，复杂体系腐蚀电化学新理论、新模型及基本规律性的探索将不仅为解决

重大的实际问题提供理论基础，而对于发展、丰富现代腐蚀电化学及相关学科具

有重大的学术意义。将成为21世纪腐蚀电化学领域重要的前沿课题和研究热点。