金属腐蚀学---动力学课件.ppt

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1、腐蚀的根本原因影响腐蚀速度的因素电化学腐蚀动力学3.1腐蚀电池的电极过程——阳极过程腐蚀电池中电位较低的金属为阳极，发生氧化反应。也就是金属失电子变成金属阳离子的过程，具体表现就是金属的电化学溶解或阳极钝化，我们只讨论阳极溶解。水溶液中金属阳离子溶解通式：Mn+.ne+mH2O=Mn+.mH2O+ne金属阳极溶解过程至少包括以下步骤：（1）金属原子离开晶格转变为表面吸附原子（2）表面吸附原子越过双电层进行放电转变为水化阳离子（3）水化阳离子从双电层溶液向溶液深处迁移电化学过程扩散过程进行最慢的过程是控制过程扩散过程金属原子离开晶格吸附到界面电荷转移脱附水化金属离子离开界

2、面阴极过程电解质溶液中的氧化剂吸收电子发生还原反应在电化学腐蚀中阴极的还原反应中最重要的是：析氢反应（酸），吸氧反应（中，碱）发生电化学腐蚀的基本条件就是阳极过程和阴极过程同时进行。对于一个具体的腐蚀体系来说，究竟哪种物质为阴极去极化剂，不但要看介质中有哪些可发生阴极还原的物质，而且还要看它们在阴极的放电电位。还原反应的电位越高，越优先在阴极进行电极的极化当电极上有净电流通过时，电极电位显著偏离了未通电时的开路电位，这种现象。阳极极化极化阴极极化极化是决定腐蚀速度的主要因素由于腐蚀电池中阳极区的自由电子移向电位较高的阴极区，使阳极区电子缺乏而阳极反应产生的电子又来不及补充

3、，因而阳极发生极化。即由于电流的通过，阳极电位偏离原来的平衡电位向正方向移动。。（本质就是正电荷过剩）阳极极化活化极化：金属离子进入溶液的反应速度小于阳极电子转移造的速度，造成阳极正电荷的累积阳极极化浓差极化：金属离子扩散速度小使阳极附近液层中的金属离子的浓度增高，阻碍阳极进步溶解，产生极化电阻极化电化学极化电子从阳极转移的速度>电化学反应的速度-+++-+-+-+++-+-+金属表面由于电子的流失比反应快而累积正电荷——电位升高浓差极化反应生成的金属离子进入溶液后迁移速度太慢——金属离子在电极表面附近累积——电极表面附近与溶液深处存在浓度差异阳极极化越大，说明阳极过程受

4、阻滞越严重，这对防止腐蚀是有利的,反之，去除阳极极化，会促使腐蚀进行。例如：搅拌溶液，加速金属离子扩散等。阴极的极化由于腐蚀过程中，阳极区释放出的电子进入邻近的阴极区，如果阴极还原反应不能及时把这些电子吸收，则电子在阴极积累，阴极区的电位偏离了平衡电位，向负方向变化。（本质就是负电荷过剩）去极化作用：能够减少或消除电极极化，从而增强电流的作用。去极化剂:去极化：强力搅拌溶液——加速金属离子扩散——减少浓差极化阳极去极化剂：氯离子、阳极沉淀剂、络合剂阴极去极化剂：氢离子、氧去极化过电势－由于有电流通过而引起的电极电势偏离原来电极电势的变化值η=δ-δ平过电势是表示电极极化程

5、度的重要参数；仅表示某一特定电流密度下电极的极化程度，而无法反应整个电流密度范围内电极电位变化规律极化程度是由极化曲线来判断的极化曲线－电极电位随电流密度变化的关系曲线曲线的倾斜程度表示极化程度，叫极化度混合电位理论：（1）任何电化学反应都能分成两个或两个以上的氧化还原反应。（2）电化学反应过程中不可能有净电荷的累积即氧化反应的总速度=还原反应的总速度1、分析腐蚀速度的影响因素电极的极化率是指极化曲线的斜率理论极化曲线实际极化曲线腐蚀极化图的应用外推法极化曲线阴极极化率阳极极化率（1）腐蚀速度与腐蚀电池初始电位差的关系初始电位差是腐蚀的原动力，在其他条件相同的情况下，初始

6、电位差越大，腐蚀电流越大。（2）极化性能对腐蚀速度的影响在其他条件相同时，极化率越小，其腐蚀电流越大（3）溶液中含氧量及络合剂对腐蚀速度的影响2、腐蚀的控制因素3.4活化极化控制下的腐蚀动力学方程式电极过程三个基本步骤：（1）反应物在电场力和浓度梯度下，由溶液内部向电极面附近传递；（2）反应物在电极溶液界面上发生电荷传递反应；（3）反应产物转入稳定状态，或由电极面附近向溶液内部传递。浓差极化、电化学(活化)极化、电阻极化控制步骤：最慢步骤一、单电极反应的电化学极化方程式平衡时平衡电位下，氧化反应速度等于还原反应速度，此时的反应电流称为交换电流密度电极电势正移　　(阳极极化

7、)时：净电流密度=氧化反应的速度-还原反应的速度净电流密度或阳极极化电流密度：电极电势负移　　(阴极极化)时：净电流密度或阴极极化电流密度：当逆向反应可以忽略另：则：Tafer方程二、活化极化控制下腐蚀金属的极化曲线对于处于自腐蚀状态下的金属电极进行极化时，会影响电极的电化学反应，例如：腐蚀金属进行阳极极化时，电位变正，将使电极上的净氧化反应速度增加，净还原速度下降，二者之差为外加阳极极化电流假设极化电位远距离两个平衡电位，则可以忽略(极化电位总是从腐蚀电位开始)活化极化控制下金属腐蚀动力学基本方程活化极化控制下金属腐蚀动力学