《材料腐蚀原理》PPT课件

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1、第二章材料腐蚀原理第三节金属的电化学腐蚀原理腐蚀极化图Contents极化原因极化曲线去极化1234极化的原因极化现象的本质在于，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一、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。对于处于活化状态的金属，阳极极化程度不大，因此阳极

2、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。腐蚀极化图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。腐蚀极化图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。阴极极化率阳极极化率二、腐蚀极化图的应用腐蚀极化图是研究电化学腐蚀的重要理论工具，

3、利用腐蚀极化图可以解释腐蚀过程中所发生的现象，分析腐蚀过程的性质和影响因素，确定腐蚀的主要控制因素，计算腐蚀速率，研究防腐蚀剂的效果与作用机理等。如前所述，当电流通过电池时，阴、阳极分别发生极化。如果当电流增加时，电极电位的变化很大，表明电极过程受到的阻碍较大，即电极的极化率较大。反之，当电流增加时，电极电位的变化很小，表明电极过程受到的阻碍较小，即电极的极化率较小。腐蚀极化图的应用当体系中有欧姆电阻R时，必须考虑欧姆电位降对腐蚀电池体系的影响。如果R不随电流变化．则欧姆电位降与电流成线性关系，图中以直线OB表示。把欧姆电

4、位降直线与阴、阳极极化曲线之一相结合．可得到含欧姆电伦降的腐蚀极化图，欧姆电位降：又称欧姆极化。电池或电极通过电流时由于电解液的电阻而引起的电位降。腐蚀极化图的应用忽略欧姆电阻腐蚀极化图用于分析腐蚀速率的影响因素（1）腐蚀速率与腐蚀电池初始电位差的关系：当阴极反应及其极化曲线相同时，如果金属阳极极化程度较小，金属的平衡电位越低，则腐蚀电他的初始电位差越大，腐蚀电流越大。（2）极化性能对腐蚀速率的影响如果腐蚀电池体系中的欧姆电阻很小，则电极的极化性能对腐蚀速率必然有很大影响。在其他条件相同时，极化率越小，其腐蚀电流越大，即腐

5、蚀速率越大。(3)去极化剂浓度及配位剂对腐蚀速率的影响。当金属的平衡电位高于溶液中氢的平衡电位，并且溶液中无其他去极化剂时，腐蚀电池无法构成，金属不会发生腐蚀，如铜在还原性酸溶液中，但当溶液中合有去极化剂时，情况则发生了变化。用腐蚀极化图分析腐蚀速率控制因素影响腐蚀速率的因素有阴、阳极间的初始电位差Ece-EAe，阴、阳极极化率Pc和PA，以及欧姆电阻R。其中，初始电位差是腐蚀的原动力，而Pc，PA和R则是腐蚀过程的阻力。在腐蚀过程中如果某一步骤的阻力与其他步骤相比大很多，则这一步骤对于腐蚀进行的速率影响最大，称其称为腐蚀

6、的控制步骤，其参数称为控制因素。利用腐蚀极化图可以非常直观地判断腐蚀的控制因素。用腐蚀极化图分析腐蚀速率控制因素在腐蚀与防护研究过程中，确定某一因素的控制程度是很重要的，这可以使我们行针对性地采取措施主动地去影响主控因素、最大限度地降低腐蚀速率。例如，对于阴极控制的腐蚀．Pc》(PA+R)，任何增大阴极极化率Pc的因素都将对减小腐蚀速率有贡献，而影响阳极极化率的因素在一定范围内不会明显影响腐蚀速率。比如金属在冷水中的腐蚀通常受氧的阴极还原过程控制，采取除氧的方法降低水中氧分子的浓度可以增加阴极极化程度，达到明显的缓蚀效果。

7、对于阳极控制的腐蚀，有PA》(Pc+R)，任何增大阳极极化率PA的因素都将对减小腐蚀速率有贡献；而此时在一定范围内改变影响阴极反应的因素则不会引起腐蚀速率的明显变化。例如，被腐蚀的金属在溶液中发生钝化，这时的腐蚀是典型的阳极控制。如果在溶液加入少量促使钝化的试剂，可以大大降低反应速率；相反，若向溶液中加入阳极活化剂，可破坏钝化膜，加速腐蚀。分析在计算其控制程度时，首先要知道腐蚀电位Ecorr和开路时金属在该介质中的平衡电位EAe以及阴极反应的平衡电位ECe，这样才能够计算出阴、阳极的极化电位降Ec和EA。例25℃时铁在

8、pH=7，质量分数为0.03的NaCl溶液中发生腐蚀，测得其腐蚀电位Ecorr＝0.350V，已知欧姆电阻很小，可以忽略不计，试计算该腐蚀体系中阴、阳极的控制程度(已知EFe2+/Fe＝-0.44V，EO2/OH-＝0.401V,KspFe(OH)2)＝1.65×10-15，氧气的分压为2.13×1