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金属的电化学腐蚀和保护以及应用实用

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一、电化学腐蚀概念

金属表面由于外界介质的化学或电化学作用而造成的变质及损坏的现象或过程称为腐

蚀。介质中被还原物质的粒子在与金属表面碰撞时取得金属原子的价电子而被还原，与失去

价电子的被氧化的金属“就地”形成腐蚀产物覆盖在金属表面上，这样一种腐蚀过程称为化

学腐蚀。在金属腐蚀学中，习惯地把介质中接受金属材料中的电子而被还原的物质叫做去极

化剂，经这种途径进行的腐蚀过程，称为电化学腐蚀。

腐蚀学里，通常规定电位较低的电极为阳极，电位较高的电极为阴极。阳极发生氧化反

应，阴极发生还原反应。当电解质溶液中有氧气存在时，在阴极上发生氧去极化反应而导致

阳极金属不断溶解的现象叫氧去极化腐蚀。在海洋环境下，钢铁腐蚀的主要反应为氧去极化

腐蚀：

Fe处于离子状态的

阳极反应，在未达到相当大的深度时,海水充气良好,海水被氧所饱和,非常有利于氧去极化的

阴极反应进行,还原大量的OH-,并使海水碱性提高,Fe2+继续腐蚀并形成腐蚀产物。海水中

含有大量Cl-离子,其对Fe的腐蚀危害极大。

二、金属电化学腐蚀的主要形式

1.析氢腐蚀（腐蚀过程放出氢）：

以氢离子还原反应为过程的金属电化学腐蚀叫做析氢腐蚀。

析氢腐蚀有以下三种控制类型：

（1）阴极极化控制

其特点是腐蚀电位与阳极反应平衡电位靠近，在阴极区析氢反应交换电流密度的大小将

对腐蚀速度产生很大影响。

（2）阳极极化控制

只有当金属在酸溶液中能部分钝化，造成阳极反应阻力大大增加，才能形成这种控制类

型，有利于阳极钝化的因素使腐蚀速度减小。

(3)混合控制

其特点是：阴阳极极化程度差不多，腐蚀电位离阳极反应和阴极反应平衡电位都足够远，

减小阴极极化或减小阳极极化都会使腐蚀电流密度增大。

2.吸氧腐蚀（腐蚀过程吸收氧）：

以氧的还原反应为阴极过程的腐蚀叫做吸氧腐蚀。

可将氧去极化腐蚀分为三种情：

（1）如果腐蚀金属在溶液中的电位较高，腐蚀过程中氧的传递速度又很大，则金属腐

蚀速度主要由氧在电极上的放电速度决定。

（2）如果腐蚀金属在溶液中的电位非常低，不论氧的传输速度大小，阴极过程将由氧

去极化和氢离子去极化两个反应共同组成。

（3）如果腐蚀金属在溶液中的电位较低，处于活性溶解状态，而氧的传输速度又有限，

则金属腐蚀速度由氧的极限扩散电流密度决定。

如右图所示，空气中的CO2、

SO2等可溶解在水中形成电

解质溶液，从而形成了原电池。其中铁是阳极，发生氧化反应；铜是阴极，发生还原反应。

负极：FeFe2++2e（Fe被腐蚀）

正极：（析氢腐蚀）2H＋＋2eH2

（吸氧腐蚀）1/2O2＋2H＋＋2e-H2O

易知，吸氧腐蚀比析氢腐蚀严重得多。

影响金属表面腐蚀的主要因素有：

1金属的可逆电极电势;

2氢、氧在金属表面的超电势；

3金属的极化性能；

4电解质溶液的组成

三、金属的电化学保护方法及应用

1．牺牲阳极保护法

具体方法为：将还原性较强的金属作为保护极，与被保护金属相连构成原电池，还原性

较强的金属将作为负极发生氧化反应而消耗，被保护的金属作为正极就可以避免腐蚀。

因这种方法牺牲了阳极保护了阴极，因而叫做牺牲阳极保护法。

例如：钢闸门的保护，有的就应用这种方法。它是用一种更为活泼的金属，如锌等，

连接在钢闸门上。这样，当发生电化学腐蚀时，被腐蚀的就是那种比铁更活泼的金属，

而铁被保护了。通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分，装上一定数量的锌块，来

防止船壳等的腐蚀，就是应用的这种方法。目前，电化学保护法的应用除海水或河道

中钢铁设备的保护外，还应用于防止电缆、石油管道、地下设备和化工设备等的腐蚀。

2．阴极电保护法

把要保护的钢铁设备作为阴极，另外用不溶性电极作为辅助阳极，两者都放在电解质

溶液里，接上外加直流电源．通电后，大量电子被强制流向被保护的钢铁设备，使钢铁

表面产生负电荷（电子）的积累，只要外加足够强的电压，金属腐蚀而产生的原电池电