材料腐蚀与防护第二章材料腐蚀原理-3金属的电化学腐蚀原理.pptVIP

V1：金属离子进入溶液中的速率 V2：电子从阳极到阴极的迁移速率 V3：金属离子在溶液中的扩散速率 V4:电子与去极化剂D的结合速率 V5：去极化剂D迁移到阴极表面的速率或还原产物eD从阴极表面离开的速率。 * 对于处于活化状态的金属，阳极极化程度不大，因此阳极极化曲线较平坦。如果发生钝化，则阳极极化曲线变得很陡。表明极化程度很大。 * 例如 * 第二章材料腐蚀原理 第三节 金属的电化学腐蚀原理 2.3 主要内容 腐蚀极化图 极化原因 极化曲线 2 3 4 极化现象 1 2.3.1 极化现象 将面积各为10 cm2的Zn片和Cu片浸在质量分数为0.03的NaCl水溶液中，用带有电流表和开关的外电路将Zn片和Cu片连接起来，构成一个腐蚀电池。 已测知Zn和Cu在质量分数为0.03的NaCl水溶液中的开路电位分别为EZn= -0.83V和ECu=0.05V，回路电阻R=250?。 此时，两电极的稳定电位差0.05+0.83=0.88V，电池刚接通时，毫安表指示的起始瞬间电流值 铜-锌腐蚀原电池示意图 瞬间电流很快下降，经过一段时间后，达到一个比较稳定的电流值，I2=0.15mA ？？？ 电极极化的I-t曲线示意图 电流变化 根据欧姆定律，回路电流： ——两电极的电位差； R ——回路电阻。 极化现象 电极上方电流通过时，电极电位E偏离平衡电位Ee(对可逆电极)或稳定电位Es(对不可逆电极)的现象称为电极的极化现象，简称为极化。 电极电位的偏离值称为极化值。 通常引入一新术语--过电位或超电位?(取正值)来表征电极极化的程度。 腐蚀电池接通前后电位变化 +E 0 接通后 开路 电路接通 EC EA EeA EeC EeC - EeA EC - EA 阴极 阳极 t 对于可逆电极，极化值与过电位之间存在如下关系： 阳极极化 阴极极化 对于不可逆电极存在稳定电极电位Es 时，极化值与过电位之间的关系如下： 电极电位的偏离值称为极化值。 通常引入一新术语--过电位或超电位?(取正值)来表征电极极化的程度。 过电位 极化分类 根据极化发生的区域，可以把极化分为阳极极化和阴极极化。阳极极化使电极电位正移(或升高) ，阴极极化使电极电位负移（降低) 。 极化分类 根据产生的原因，极化可分为活化极化(或电化学极化)，浓差极化和电阻极化。 阳极表面附近的金属离子扩散较慢而引起的。 金属表面形成钝化膜所致。 2.3.2 极化原因 活化极化 ?a 浓差极化 ?c 电阻极化 ?r 阳极极化对抑制,降低腐蚀速率是有效的,反之消除阳极极化会加速腐蚀 （1）阳极极化 金属离子化的迟缓性引起的极化。 （2）阴极极化 （1）阴极活化极化： 由于电子进入阴极的速率大于阴极电化学反应放电的速率。因此电子在阴极发生积累，结果使阴极的电极电化降低，发生电化学阴极极化。 （2）阴极浓差极化： 如果阴极反应的反应物或产物的扩散速率小于阴极放电速率，则反应物和产物分别在阴极附近的液层中浓度降低和升高，阻碍阴极反应的进—步进行，造成阴极电极电位向负方向移动，产生阴极浓差极化。 阴极极化程度越大．说明阴极过程受阻越严重。由于阴极过程与阳极过程为共轭过程，因此阴极极化同样可以减缓金属腐蚀。 极化的原因 极化现象的本质：电子的迁移(当阳极极化时电子离开阳极，阴极极化时电子流入电极)比电极反应及其有关的连续步骤完成得快。 腐蚀电池工作历程示意图 阳极 阴极 金属 电解液 Mn+ M e e D eD V1 V2 V3 V4 V5 阴极极化： V4＜V2 活化极化 V5较小 浓差极化 2.3.3 极化曲线 极化行为通常用极化曲线来描述。 极化曲线是表示电极电位与极化电流强度I或极化电流密度i之间关系的曲线。 电极在任意一个电流下的极化程度可以用极化率来表示。 电位对电流的导数dEc/dIc，dEA/dIA分别称为阴极和阳极在该电流密度下的极化率。 极化曲线示意图 2.3.4 腐蚀极化图 腐蚀极化图：一种电位-电流图，它是把表征腐蚀电流特征的阴、阳极极化曲线画在同一张图上构成的。 腐蚀极化图 假定任何电流下，阴极阳极的极化率为常数，称为Evans图（U. R. Evans）。 S所对应的电位Emix，称为混合电位。由于Emix电位下的金属处于腐蚀状态，故混合电位就是金属的自腐蚀电位Ecorr，对应的电流称为腐蚀电流，用Icorr表示。 图3.7 腐蚀极化图 （Evans 图） I Icorr Ecorr EeA EeC +E 0 S β α 腐蚀电位是一种不可逆非平衡电位，需由实验测得，腐蚀电流表示金属腐蚀的速率，对于均匀腐蚀和局部腐蚀都适用。 腐蚀极化图 阴极极化率 阳极极化率 I Icorr Ecorr EeA