材料腐蚀理论---第三课时--氢去极化腐蚀和氧去极化腐蚀.ppt

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1、1第三章氢去极化腐蚀和氧去极化腐蚀由腐蚀理论知，无论阳极极化率或阴极极化率增大，阳极腐蚀反应速度降低。加入去极化剂，加速腐蚀。电化学腐蚀最主要的阴极去极化过程有氢去极化（析氢腐蚀）氧去极化（吸氧腐蚀）2金属在溶液里发生电化学腐蚀的根本原因是溶液里含有能使该金属氧化的物质去极化剂不同条件下金属腐蚀的阴极过程可能有以下几种类型：（1）溶液中阳离子的还原（2）溶液中阴离子的还原（3）溶液中中性分子的还原3（4）不溶性产物的还原（5）溶液中的有机化合物的还原41、析氢腐蚀定义：以氢离子还原反应为阴极过程的腐蚀，称为氢去极化腐蚀，又称为析氢腐蚀电极反应：2H++2eH

2、2发生条件：金属在除去空气的水中或非氧化性酸中容易发生析氢腐蚀金属的电位低于氢的平衡电位，即51）氢去极化的步骤：(1)水化氢离子H+.H2O向阴极表面迁移(2)水化氢离子在电极表面接受电子，同时脱去水分子，变成表面吸附氢原子Had(3)吸附氢原子除了可能进入金属内部外，大部分在表面扩散并复合形成氢分子氢离子的放电反应（a）两个吸附的氢原子进行化学反应而复合成一个氢分子，发生化学脱附:化学脱附反应6（b）两个吸附的氢原子进行化学反应而复合成一个氢分子，发生化学脱附:电化学脱附反应(4)氢分子聚集成氢气泡逸出7析氢腐蚀中，去极化剂为半径很小的氢离子，在溶液中有

3、很大的迁移速度和扩散速度还原产物氢分子以气泡形式离开电极析出，使金属表面附近的溶液得到充分的附加搅拌作用去极化剂浓度比较大，在酸性溶液中去极化剂是氢离子，在中性或碱性溶液中的水分子直接还原浓度极化很小，一般忽略2）氢去极化腐蚀的特征8ii1EcEe，HEH2氢去极化过程的阴极极化曲线3）氢过电位析氢电位：在一定电流密度下（i1），氢在阴极析出的电位（Ec）氢过电位：在一定电流密度下，氢的平衡电位Ee，H和析氢电位Ec之间的差值H2=Ee，H–Ec在氢的平衡电位Ee,H时，没有氢气析出，电流为零，只有当电位比Ee,H更负时才有氢气析出9电流密度越大，氢过电

4、位愈大。电流密度大到一定程度时，H2与电流密度服从塔菲尔关系析氢腐蚀中，H2对腐蚀速度影响很大。H2愈大，阴极极化愈大，则腐蚀速度愈小。ii1EcEe，HEH210在析氢腐蚀中，氢过电位对腐蚀速度影响很大影响氢过电位的因素电极材料：不同金属电极在一定溶液中，析氢过电位不一样，主要与塔菲尔常数a有关电极表面状态：相同金属材料，粗糙表面上的氢过电位比光滑表面的小（粗糙表面的真实面积比光滑表面积大，电流密度小）溶液组成：酸性溶液中，氢过电位随PH增加而增加；碱性溶液中，氢过电位随PH增加而减小温度：温度增加，氢过电位减小11高氢过电位的金属，如Pb、Hg、

5、Cd、Zn、Sn等，在1.0-1.6V之间；中氢过电位的金属，如：Fe、Co、Ni、Cu、Ag等，在0.5-1.0V之间低氢过电位的金属，如Pt、Pd、Au等，在1.0-0.5V之间。根据过电位值的大小，可将金属大致分成三类124）杂质元素对腐蚀速率的影响发生氢去极化腐蚀的前提条件是金属的电极电位比析氢电位更负当金属电极电位比析氢电位正时，不会发生氢去极化腐蚀，如果溶液中有某种电极电位比金属电极电位正的去极化剂，则只能发生以该种去极化剂为阴极反应的腐蚀过程对于纯金属，氢去极化腐蚀的阳极反应和阴极反应主要在整个均匀的金属表面进行，金属的腐蚀速度除与阳极反应过程

6、特点有关外，还在很大程度上取决于该金属上的析氢反应的过电位当金属中含有杂质时，杂质上的氢过电位高低对基体金属腐蚀速度有很大影响。氢过电位高的杂质使金属基体的腐蚀速度减小，反之则增大。金属发生局部腐蚀。13汞上的氢过电位很高，汞在锌中存在使氢不易析出，加大了阴极极化率,从而减小了锌的腐蚀速度而铜上的氢过电位比锌上的氢过电位低，铜在锌中存在使氢析出反应更容易进行，因而加大了锌的腐蚀速度纯锌及含杂质锌在稀硫酸中腐蚀过程示意图142、吸氧腐蚀定义：以氧的还原反应为阴极过程的腐蚀，称为氧去极化腐蚀或吸氧腐蚀发生条件：大多数金属在中性或碱性溶液中，在土壤、海水中都可能发

7、生吸氧腐蚀15电极反应:氧电极的平衡电位：空气中pO2=0.021MPa，当pH=7时=0.401V(SHE)(1)在中性或碱性介质中1）氧去极化腐蚀的电极反应16电极反应O2＋4H+＋4e-2H2O平衡电位为E0=1.229V(SHE)pO2=0.021MPa，氧还原反应的平衡电位与pH的关系为：（2）在酸性溶液中氧的还原反应17氧向金属表面的输送过程分以下几个步骤（1）氧通过空气-溶液界面溶入溶液（2）以对流和扩散方式通过溶液的主要厚度层（3）以扩散方式通过金属表面溶液的静止层（扩散层）到达金属表面扩散层界面金属微阴极O2溶液厚度：10-2~5×10-

8、2cm步骤1不成为控制步骤，因为溶解氧由于电极反应消