腐蚀热力学动力学课件.ppt

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1、腐蚀原电池电化学腐蚀热力学电化学腐蚀动力学析氢腐蚀和吸氧腐蚀金属的钝化第1章腐蚀电化学原理第1节腐蚀电池各种电化学现象的实质？原电池的构成原电池可看作一个电源，阳极作____极，阴极作____极。与原电池相比，腐蚀原电池的特殊性腐蚀电池的形成原因练习第2节电化学腐蚀热力学Ea＝Ec:平衡状态一、电极电位的定义离子双电层结构有两种形式，具体由金属离子的水化能和金属离子的键能哪个大决定。离子双电层结构形式水化能>金属键能负电性金属水化能<金属键能正电性金属紧密层厚度一般只有10-10m左右，扩散层的厚度与溶液的

2、浓度、温度以及金属的电荷等有关，10-10m-10-6m。电极电位★电极材料不同、电极所处介质不同，其电位不同的根本原因在于形成的离子双电层结构其电荷分布不同。★电位电极反应导致在“金属／介质”两相界面上建立起的离子双电层结构间存在电位差，这个电位差就是电极电位。离子双电层电荷密度金属性质、溶液温度、金属离子浓度电极电位水层阻止金属离子与表面电子接触复合平衡态离子双电层结构双电层具有电容和电阻的性能二、平衡电位和非平衡电位平衡电位当金属电极上只有一个确定的电极反应，并且该反应处于动态平衡中，那么电极就获得了

3、一个不变的电位值，该电位值称为平衡电位。电荷平衡物质平衡非平衡电位不能同时达到如：Cu棒插入到硝酸银溶液中电荷平衡物质平衡能斯特方程能斯特方程应用条件非平衡电极电位不能用三、电极电位的测量1.参比电极：比较标准作参比电极的条件电极表面处于动态平衡状态是不极化或难极化的腐蚀体系电极电位的温度系数小参比电极的电解液与腐蚀介质间互不污染耐腐蚀且插入介质不扰乱腐蚀体系2鲁金毛细管3电极电位的测量测稳态电极电位测极化电位电极电位的测量开路电位：无外加电位时测量的电极电位。四、电位－pH图（电位在腐蚀研究中的应用）反应

4、只与电极电位有关－水平线反应只与pH值有关－垂直线－纯化学反应与两者都有关－斜线腐蚀倾向、防护方法？第3节电化学腐蚀动力学一、腐蚀速率电化学腐蚀速率库仑电化学腐蚀速率二、极化1.原电池的极化极化现象起始电位EZn=-0.76V,ECu=0.04V内外电阻R内＝110Ω，R外＝120ΩI1＝（Ec0－Ea0)/R=3500μAI2=200μA二、极化极化概念极化：当电极上有电流流过时引起电极电位偏离平衡电位的现象。极化概念阳极极化：当通过电流时，阳极电位向正的方向移动的现象。阴极极化：当通过电流时，阴极电位向

5、负的方向移动的现象。极化程度直接影响腐蚀速度法拉第定律：欧姆定律：公式合并：2、极化的原因阳极极化的原因活化极化浓差极化电阻极化阳极电化学极化（活化极化）阳极过程控制步骤＝电化学步骤阳极浓差极化：阳极过程控制步骤＝扩散过程阳极电阻极化阴极极化的原因阴极电化学极化（活化极化）阴极过程控制步骤＝电化学步骤活化极化：在阴、阳极均可发生阴极浓差极化混合极化化学反应阳极去极化阴极去极化极化程度的大小直接影响腐蚀速度通常可以用极化曲线判断极化程度的大小极化曲线：单一电极（阴极或阳极）电位与i的关系曲线极化率：衡量极化程

6、度的大小2.腐蚀极化图：为方便分析，把极化曲线的电流密度坐标用实测的电流强度值表示，并将阴阳极极化曲线画在一个图上。三、极化曲线与腐蚀极化图混合电位为什么电位差越来越小腐蚀电流却越来越大？混合电位是不是腐蚀电位？（混合电位理论）1938年：瓦格纳等人建立混合电位理论混合电位理论例：电解质溶液中的铁假如平衡打破阳极电流与电子流方向相反例：电解质溶液中的铁阴极电流是电子流例：电解质溶液中的铁例：电解质溶液中的铁例：电解质溶液中的铁伊文思极化图及其应用腐蚀极化图的应用减少腐蚀的最有效措施是采取措施影响其控制因素3

7、.混合电极的外控极化曲线（1）混合电极的外控极化曲线例：金属在酸中的腐蚀（2）极化曲线的测量测量技术极化曲线测量技术稳态：在指定的时间内电化学参数变化甚微按电位变化恒电位：逐点测量动电位：电位连续变化，以恒定慢速进行扫描按调节的参数恒电位恒电流暂态：连续扫描法，利用特定的装置使受控制的给定自变量按预定的程序以规定的速度连续变化同步记录相应响应信号随t或给定变量的变化。经典测试装置发展恒电位／恒电流仪腐蚀测试系统四、腐蚀速度的电化学测试方法1.腐蚀金属电极的动力学方程与极化曲线腐蚀金属电极上有两个或更多的电化

8、学反应同时进行,但我们只能从外电路上测量到一个电位和一个电流密度值.我们的目的是:澄清电极上所发生的每一个分反应的性质及它在总反应中所占的地位,并测定它们的动力学参数.同一电极上各分反应的动力学行为之间的关系所有反应都在同一电位(混合电位)下进行整个电极外部测到的电流密度是各个分反应电流密度的代数和如果反应是在活化控制下,则该反应的电流与外加的电位应服从Tafel关系建立腐蚀电极上的动力学方程式（铁在酸性溶液中）