材料腐蚀与防护第三章

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1、第三章金属的电化学腐蚀3.1腐蚀原电池3.2电极与电极电位3.3极化3.4去极化3.5腐蚀极化图3.6金属的钝化第三章金属的电化学腐蚀3.7塔菲尔关系3.8能斯特方程3.9本章主要概念3.10本章主要内容3.5腐蚀极化图一、伊文思（Evans）极化图二、腐蚀电流三、腐蚀控制因素3.5腐蚀极化图伊文思（Evans）极化图不考虑电位随电流变化细节，将两个电极反应所对应的阴极、阳极极化曲线简化成直线画在一张图上，这种简化了的图称为伊文思极化图3.5腐蚀极化图伊文思（Evans）极化图在一个均相的腐蚀电极上，如果只进行两个电极反应，则金

2、属阳极溶解的电流强度一定等于阴极还原反应的电流强度在实验室里，一般用外加电流测定阴、阳极极化曲线来绘制伊文思极化图3.5腐蚀极化图伊文思（Evans）腐蚀图AB阳极极化曲线BC阴极极化曲线OG欧姆电位降CH欧姆、阴极极化总线阳极极化率Pa=tgβ阴极极化率Pc=tgα3.5腐蚀极化图伊文思（Evans）腐蚀图考虑欧姆压降，腐蚀电流为I’，阳极极化的电位降：ΔEa=E’a–E0a=I’tgβ=I’Pa阴极极化的电位降：ΔEc=E’c–E0c=I’tgα=I’Pc欧姆压降：ΔEr=I’R腐蚀电池总压降：E0c-E0a=I’（P

3、a+Pc+R）腐蚀电流：3.5腐蚀极化图腐蚀控制因素1）初始电位差与腐蚀电流的关系2）极化率与腐蚀电流的关系3）氢过电位与腐蚀速度的关系阴极析氢过电位：阴极电极材料表面状态不同金属表面上氢过电位不同。3.5腐蚀极化图腐蚀控制因素1）虽然锌的氢过电位比较铁的电位负，但由于氢过电位高，锌在还原性酸溶液中的腐蚀速度反而比铁小；2）如果在溶液中加入少量的Pt盐，由于氢在析出的铂上的过电位比锌、铁都低，所以铁和锌的腐蚀速度都明显增加。3.6金属的钝化钝化现象1）实际情况中，一些较活泼的金属在某些特定的环境介质中，都具有较好的耐蚀性。2）Fe在

4、不同浓度的硝酸中的腐蚀w<30％：硝酸浓度上升，腐蚀速率增加w＝30～40％：腐蚀速率最大w>40％：硝酸浓度上升，腐蚀速率突然急剧降低—钝化w－80％：腐蚀速率又增加，—过钝化3.6金属的钝化钝化现象1）金属或合金在某种条件下，由活化态转为钝态的过程称为钝化。金属（合金）钝化后所具有的耐蚀性称为钝性。2）钝化的实际意义可利用钝化现象提高金属或合金的耐蚀性。如人们向铁中加入Cr、Ni、Al制成不锈钢、耐热钢在有些情况下又希望避免钝化现象的出现。如电镀时阳极的钝化常带来有害的后果，它使电极活性降低，从而降低了电镀效率等。3.6金属的钝

5、化钝化原因（1）化学因素：——钝化剂强氧化剂（硝酸、高锰酸钾、铬酸盐、氯酸盐等）非氧化介质（Mg在HF中、Mo、Nb在HCl中）溶液和大气中的氧（2）电化学因素采用外加阳极电流的方法，使金属由活性状态变为钝态的现象3.6金属的钝化钝化曲线的几种类型（1）活化钝化过渡区单一电流峰（Fe在稀H2SO4）多个电流峰（2）钝化区稳态阳极电流是不随电位而变化不同电位区间，其钝化程度不同。Co表现出逐级钝化的情况少数金属，如Ni，钝态电流密度是随电位增加而增加的3.6金属的钝化钝化曲线的几种类型（3）过钝化过渡区电位达到或超

6、过钝化电位时，阳极溶解电流又突然随电位升高而增加，金属表面经受全面腐蚀当电位进一步升高，过钝化电流达到某一极限值时，过钝化电流对金属表面具有抛光作用。有两种过钝化模式，一种，如Cr，钝化溶解产物是高价离子形式；另一种，如Fe，过钝化溶解和钝化区溶解的离子一样。当溶液中存在对钝化膜有破坏作用的阴离子时，且电位达到某一临界电位（孔蚀电位），则金属发生孔蚀。3.6金属的钝化钝化曲线的几种类型3.6金属的钝化钝化膜的性质多数钝化膜是由金属氧化物组成的。在一定条件下，铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐及难溶的硫酸盐和氯化物也能构成成相膜。钝化膜与溶

7、液的PH值、电极电位及阴离子性质，浓度有关。如果把已钝化的金属，通阴极电流进行活化处理，测量活化过程中电位随时间的变化，可得到阴极充电曲线。3.6金属的钝化钝化膜的性质曲线上出现了电位变化很缓慢的平台，这表明还原钝化膜需要消耗一定的电量。研究发现，某些金属（Cd、Ag、Pb等）的活化电位不仅与致钝电位很相近，还和使金属钝化的氧化物的平衡电位很相近。这说明钝化膜的生成与消失是在近于可逆条件下进行的。佛莱德发现，在很快达到活化电位之前，金属所达到的电极电位愈正，钝态被破坏时溶液的酸性将愈强。3.6金属的钝化钝化膜的性质Flade

8、电位：由钝化态活化态EF与ph值的关系钝态的Fe、Cr、Ni分别在0.5mol/l的H2SO4中，25℃时：EF愈负，钝化膜的稳定性愈强。EF愈正，钝化膜的活化倾向愈大；Cr钝化膜的稳定性比Ni、Fe钝化膜稳定性高。3.6金属的钝化