第二章 电化学腐蚀理论基础

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1、第二章电化学腐蚀理论基础金属腐蚀从腐蚀历程上分为电化学腐蚀和高温腐蚀两大类，电化学腐蚀是金属腐蚀的主要形式，因此本章内容是本门课程的重要理论基础。本节课要求掌握：电化学腐蚀的定义;腐蚀原电池的特点和分类。电化学腐蚀的定义：金属材料与电解质溶液相接触时，在界面上将发生有自由电子参加的氧化和还原反应，从而破坏了金属材料的特性。这个过程称为电化学腐蚀。电化学腐蚀现象极为常见在潮湿的大气中，桥梁钢结构的腐蚀；海水中船体的腐蚀；土壤中输油输气管道的腐蚀；在含酸、碱、盐等工业介质中的腐蚀，一般均属于此类。•第一节腐蚀原电池过程用腐蚀原电池模型来解释电化学腐蚀原因及过程。一、腐蚀原

2、电池1.原电池例如：Zn片和Cu片放入稀盐酸溶液中，用导线通过电流表把它们连接起来（电流表指针转动）就构成了原电池装置。阳极Zn:Zn→Zn2++2e（氧化反应）阴极Cu:2H++2e→H2↑（还原反应）2.腐蚀原电池的定义及特点阳极Zn:Zn→Zn2++2e（氧化反应）阴极Cu:2H++2e→H2↑（还原反应）（1）腐蚀原电池的定义：只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池。（2）腐蚀原电池的特点：1.电池的阳极反应是金属的氧化反应，结果造成金属材料的破坏。2.电池的阴、阳极短路，产生的电流全部消耗在内部，转变为热，不对外做功。电化学腐蚀的实质是以金属为阳极

3、的腐蚀原电池过程，在绝大多数情况下，这种电池是短路了的原电池。3.腐蚀原电池的工作过程：阳极过程Me→Men++ne阴极过程D+ne→Dne-电化学腐蚀过程可分成阴极和阳极两个在相当程度上独立进行的过程，这是区分电化学腐蚀locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetom

4、issedfatal,whennightcame和化学腐蚀的重要标志。二.腐蚀电池的分类从热力学角度来讲,在金属材料/腐蚀介质构成的体系中，如果存在着电位差，且金属的电位较低，则将发生金属腐蚀。根据腐蚀电池电极尺寸的大小，腐蚀电池分为：宏观电池和微观电池.1、宏观电池通常指肉眼可分辨电极极性的电池。宏观电池有以下几种：（1）不同的金属浸在不同的电解质溶液中；如丹尼尔电池：Zn

5、ZnSO4

6、

7、CuSO4

8、Cu电池反应如下：阳极Zn--Zn2++2e阴极Cu2++2e—Cu（2）不同金属浸入同一种电解质溶液中；如铁与铜同时浸于氯化钠溶液中,Fe

9、NaCl

10、Cu铁为阳极：F

11、e--Fe2++2e铜为阴极：O2+2H2O+4e---4OH-以上两类电池在各种设备、部件与腐蚀介质接触时经常见到。如：铝制容器若用铜铆钉铆接时，连接部位接触腐蚀性介质时，由于铝的电位比铜负，所以铝作为阳极遭受腐蚀破坏。3）同类金属浸于同一种电解质溶液中，由于溶液的浓度不同，构成浓差电池。最常见的是氧浓差电池，环境介质中：氧含量越低，金属的电位越低；氧含量越高，金属的电位越高。例如：对于埋地钢管，当管道穿越粘土又穿越砂土时，由于粘土中含氧量低，因此管道在粘土处作为阳极而被腐蚀。这是埋地管道腐蚀的原因之一。2、微观电池：用肉眼难于分辨出电极的极性。　　　金属材料表面的

12、电化学不均匀性使金属材料表面存在许多微小的、电位高低不等的区域，从而构成了各种微观腐蚀电池。1）金属化学成分不均匀例如：工业锌中的杂质；碳钢中的碳化物等电位均高于基体金属，因而构成微电池。2）金属组织的不均匀性例如：金属和合金的晶粒与晶界间存在电位差异，一般晶粒为阴极，晶界能量高，不稳定，成为阳极，构成微观电池，发生沿晶界的腐蚀。3）金属表面物理状态不均匀性如金属的各部分变形、加工不均匀都会导致形成微电池。一般形变大，内应力大的部分为阳极，易遭受破坏。三.腐蚀过程的产物初生产物：阳极反应和阴极反应的生成物。次生产物：初生产物继续反应的产物。初生产物和次生产物都有可溶和

13、不可溶性产物。只有不溶性产物才能产生保护金属的作用。腐蚀过程的产物locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame将Fe与Cu电极短接之后放入3%NaCl溶液中阳极区即产生大量铁离子，阴极区产生大量OH-