第一章 金属电化学腐蚀基本原理幻灯片.pptVIP

第一章 金属电化学腐蚀基本原理 1.1 电化学腐蚀的趋势 1.2 腐蚀速度 1.3 析氢腐蚀和耗氧腐蚀 1.4 金属的钝性 一、 金属的电化学腐蚀历程： 各类双电层的特点： 双电层的两层 “极板”分处于不同的两相--金属相和电解质溶液中。 双电层的内层有过剩的电子或阳离子，当系统形成回路时，电子即可沿导线流入或流出电极。 双电层犹如平板电容器。 电位跃：双电层的形成必然在界面引起电位跃； 总的电位跃=紧密层电位跃+分散层电位跃； 当金属侧带负电时，电位跃0; 金属侧带正电时，电位跃0。 三、电极电位： 当电极系统处于平衡电位时： ①电极反应的正逆方向速度相等，净反应速度为零。 ②在两相之间物质的迁移和电荷的迁移都是平衡的。 2、标准电位 电极反应的各组分活度(或分压)都为1，温度为25?C时，平衡电位Ee等于E0，E0称为标准电位。 标准电位只取决于电极反应的本性。 一种特殊的气体电极，相当重要！ 在电化学中用氢电极作为标准电极，即设定其电极电势为零； 其他电极与之相比较来确定其相对于标准氢电极的电极电势。 6、电极电位的测量： 四、金属电化学腐蚀的热力学条件： 阳极溶解反应自发进行的条件： 阴极去极化反应自发进行的条件： 电化学腐蚀持续进行的条件: 1、电动序 将各种金属的标准电位E0 的数值从小到大排列起来，就得到 “电动序” 。 在氢之前的金属的E0为负值，称负电性金属；在氢之后的金属的E0为正值，称正电性金属。 作用：用来粗略地判断金属的腐蚀倾向。 例1.铅试样浸入PH=4，温度为40℃，已除氧的酸溶液中，计算Pb2+能达到的最大浓度，判断铅是否发生了腐蚀? 解：阴极反应：2H++2e=H2 Eec=-0.059×(313/298)PH =-0.248V 阳极反应：Pb=Pb2++ 2e Eea=E0+0.02955 ×(313/298)lgαPb2+ =-0.126+0.031lgαPb2+ 当Eea=Eec时，αPb2+达到最大，所以 -0.248=-0.126+0.031lgαPb2+ 计算得：αPb2+=1.16×10-4mol/L ＞10-6mol/L 所以铅发生了腐蚀。 腐蚀电池实质是一个短路的原电池。 宏观腐蚀电池和微电池工作原理完全相同。 阳极过程、阴极过程和电流流动三个环节缺一不可。 宏观腐蚀电池：阴阳两级可以用肉眼或不大于10倍的放大镜分辨出来（异种金属偶接；浓度差、温度差）。 微电池：阴阳两级无法凭肉眼分辨（金属或合金表面因电化学不均一而存在大量微小的阴极和阳极）。 金属表面电化学不均一性的主要原因：化学成分不均一；组织结构不均一；物理状态不均一；表面膜不完整。 六、电位-pH图 电位-pH图的概念：将金属腐蚀体系中各种反应的平衡电位与溶液pH值的函数关系绘制成的图。 作用：就能直观地从图中判断在给定条件下发生腐蚀反应的可能性。 （1）与pH无关，与电极电位有关 (2)与电极电位无关，与pH有关 （3）与pH有关，与电极电位有关 2、电位-pH值图的绘制方法 ①列出有关物质的存在状态及其标准电化学位。 ②列出相互反应式，按上节计算方法进行计算。 ③作出各类反应的电位－pH图线，构成电位－pH图。 (1)腐蚀区：稳定存在的状态是Fe2+ 、Fe3+、FeO42-和HFeO2-等离子。 (2)免蚀区：金属处于热力学稳定状态。 (3)钝化区：金属表面生成稳定的氧化物、氢氧化物或盐膜。 金属是否遭受腐蚀，取决于膜是否有保护性。 4、电位-pH值图的应用 （1）预测反应的自发方向，从热力学上判断金属腐蚀趋势； （2）估计腐蚀产物的成分，分析反应机理； （3）预测减缓或防止腐蚀的环境因素，选择控制腐蚀的途径。 将E、pH条件移出腐蚀区的途径：① 降低铁的电极电位，对铁进行阴极保护。 ② 把铁的电位升高，使之进入钝化区。③ 调整溶液pH=9~13，可使铁进入钝化区。 第二节 腐蚀速度 一、极化与超电压（过电压） 二、极化曲线和极化图 三、腐蚀极化图的应用 四、腐蚀速度计算与耐蚀性评定 一、极化与超电压 只要阴阳两极之间有电流流动，必然出现极化现象。 由于电化学反应与电子迁移速度差异引起电位的降低或升高。 电化学极化： 浓差极化： 膜阻极化： 2、超电压（过电压）： 腐蚀电池工作时，由于极化作用使阴极或阳极电位偏离初始电位的绝对值。定量的反应出极化的程度。 膜阻超电压：膜阻引起的阳极极化程度。 二、极化曲线和极化图： 2、确定金属的腐蚀速度 利用极化曲线外延法求自腐蚀电流，是用电化学技术确定金属腐蚀速度的方法之一。 3、多电极系统