第二章-5材料腐蚀原理.ppt

Contents 去极化 凡是能消除或抑制原电池阳极或阴极极化过程的均叫作去极化。能起到这种作用的物质叫作去极剂，去极剂也是活化剂。 对腐蚀电池阳极极化起去极化作用的叫阳极去极化，对阴极起去极化作用的叫阴极去极化。 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。 析氢腐蚀与耗氧腐蚀 一.析氢腐蚀 析氢反应： 酸性溶液中：反应物来源于水合氢离子(H3O+ )，它在阴极上放电，析出氢气，即 H3O++e ?H2+H2O 而中性或碱性溶液中，则是水分子直接接受电子析出氢气，即 2H2O+2e?H2+2OH- 析氢步骤—酸性溶液 (1)水合氢离子向阴极表面扩散并脱水，即 H3O+ ?H++H2O (2)与电极表面的电子结合放电，在电极表面上形成吸附态的氢原子Hads，即 H++e?Hads (3)吸附态氢原子通过复合脱附，形成H2分子，即 Hads+ Hads?H2 或发生电化学脱附，形成H2分子： Hads+H++e?H2 (4)H2分子形成氢气泡，从电极表面析出 析氢步骤—中性、碱性溶液 (1)水分子到达阴极表面，同时氢氧根离子离开电极表面 (2)水分子解离及H+还原生成吸附在电极表面的吸附氢原子，即 H2O?H++OH- H++e?Hads (3)吸附氢原子复合脱附形成氢分子，即 Hads+Hads?H2或电化学脱附形成氢分子： Hads+H++e?H2 (4)氢分子形成氢气泡．从电极表面析出。 析氢腐蚀发生的必要条件 必要条件：①电解质溶液中必须有H+存在；②腐蚀电池中的阳极金属电位EA必须低于氢的析出电位EH即EAEH 所谓氢的析出电位是指在一定的阴极电流密度下，氢电极的平衡电位EHe与阴极上氢过电位?H的差值。 析氢腐蚀的特征 (1)在酸性溶液中，当没有其他氧化还原电位较正的去极化剂(如负、氧化性物质)存在时，金属腐蚀过程属于典型的析氢腐蚀。 (2)在金属表面上没有钝化膜或其他成相膜的情况下，由于酸中H+浓度高， H+扩散系数特别大，而且氢气泡析出时起了搅拌作用，因此，酸中进行的析氢腐蚀是一种活化极化控制的阳极溶解过程，浓差极化可以忽略。 (3)金属在酸中的析氢腐蚀与溶液中的pH值有关。随着溶液pH值的下降，腐蚀速率加快。 (4)金属在酸中的析氢腐蚀通常是一种宏观均匀的腐蚀现象。 影响氢过电位的主要因素 影响析氢过电位值的主要因素有电流密度、电极材料及其表面状态、溶液组成、浓度和温度等。 析氢腐蚀的控制过程 析氢腐蚀的控制过程 析氢腐蚀的控制过程 二、耗氧腐蚀 以氧的还原反应为阴极过程的腐蚀．称为氧还原腐蚀，或称耗氧腐蚀，有的书中也称之为吸氧腐蚀。与氢离子还原反应相比，氧还原反应可以在较高的电位下进行，因此耗氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。大多数金属在中性和碱性溶液中的腐蚀，少数正电性金属在含有溶解氧的弱酸性溶液中的腐蚀，以及金属在土壤、海水、大气中的腐蚀都属于耗氧腐蚀。 耗氧腐蚀的必要条件 1.溶液中必须有氧存在；2.腐蚀电池中阳极金属电位EA必须低于氧的离子化电位EO,即 EA EO 耗氧腐蚀的主要特征 (1)电解质溶液中，只要有氧存在，无论在酸性、中性还是碱性溶液中都有可能首先发生耗氧腐蚀。这是由于在相同条件下氧的平衡电位总是比氢的平衡电位高的缘故。 (2)氧在稳态扩散时，其耗氧腐蚀速率将受氧浓差极化的控制。氧的离子化过电位将是影响耗氧腐蚀的重要因素。 (3)氧的双重作用主要表现在，对于易钝化金属，可能起着腐蚀剂作用，也可能起着阻滞剂的作用。 氧去极化过程的基本步骤 耗氧腐蚀可分为两个基本过程：氧的输送过程和氧分子在阴极上被还原的过程，即氧的离子化过程。 氧在阴极表面进行还原的过程 (1)在中性和碱性溶液中，氧的总还原反应为 具体步骤： 氧在阴极表面进行还原的过程 (2)在酸性溶液中，氧的总反应为 金属的钝化—化学钝化 根据金属钝化产生的条件，可将钝化分为化学钝化和电化学钝化 电化学钝化及机械钝化 采用外加阳极电流的方法使阳极极化，使金属由活性状态变为钝态的现象，称为电化学钝化或阳极钝化。如铁、镍、铬、钼等金属在稀硫酸中均可发生因阳极极化而引起的电化学钝化。 有钝化特性金属的极化曲线 钝化理论 1.成相膜理论 成相膜理论认为，金属钝态是由于金属和介质作用时在金属表面上