金属腐蚀的电化学保护及应用课件.ppt

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1、金属腐蚀的电化学保护及应用什么是金属腐蚀？铁钉腐蚀水管腐蚀日常金属腐蚀现象金属在自然环境和工业生产中的腐蚀损坏，大部分是由于电解液的作用引起的，具有电化学的性质。什么是金属腐蚀？戒指各阶段腐蚀铜像腐蚀变化金属腐蚀进程什么是电化学保护？电化学保护是利用外部电流使金属电位发生改变从而防止其腐蚀的一种方法。什么是电化学保护？什么是电化学保护？阴极保护是在金属表面上通入足够的阴极电流，使金属电位变负，并且使阳极溶解速度减少。阳极保护是在金属表面上通入足够的阳极电流，使金属电位往正的方向移动，达到并保持在钝化区，从而防止金属腐蚀。阴极保护法应用范围用于淡水及海水中，防止码头、船舶、平

2、台、闸门、冷却设备等的腐蚀。用于碱及盐类溶液中，防止贮槽、蒸发罐、熬碱锅等的腐蚀。用于土壤及海泥中，防止光线、电缆、隧道等的腐蚀。阳极保护法应用范围用于硫酸、磷酸及有机酸中，防止贮槽、加热器、SO3发生器等的腐蚀。用于氨水及铵盐溶液中，防止贮槽、碳化塔等的腐蚀。用于纸浆中，防止蒸煮锅等的腐蚀。阴阳极保护法的比较项目阴极保护阳极保护适用的金属一切金属只适于活化-钝化金属腐蚀介质弱到中等弱到强相对成本安装费操作费低中等至高高很低电流分散能力低很高外加电流的含义复杂——不代表腐蚀率通常是被保护设备腐蚀率的直接尺度操作条件通常由实际试验确定可由电化学测试精确而迅速地确定阴极保护法较

3、为简便，易于实施，而且相当经济，效果较好，但不适用于酸性介质及非电解质中。阳极保护法是效率较高有很经济的防腐蚀技术，特别适用于氧化性较强的介质中。阴阳极保护法的比较金属的电极电位定义：金属在电解质溶液中，由于金属离子从金属转移入溶液或是金属离子从溶液析出于金属表面时，在金属和溶液界面产生的电位差成为金属的电极电位。平衡电极非平衡电极金属的电极电位平衡电极电位：金属浸在含有该金属离子的电解质溶液中所产生的电位差，它表示金属离子从金属转移入溶液的过程和金属离子从溶液析出到金属上的过程达到平衡：Me=Men++ne-(Me表示金属)平衡电极电位与溶液中金属本身离子活度（aMen+

4、）之间关系由能斯特（Nernst）公式确定：式中：E—溶液中金属本身离子的活度aMen+时的金属的电位；E0—溶液中金属本身离子的活度等于1是金属的单位；R—气体常数，等于8.13J/℃；T—热力学温度，K；n—反应的电子数；F—法拉第常数，等于96500C。在T等于（273+25）K时，并将自然对数换成常用对数，即得：金属的电极电位非平衡电极电位：金属浸在不含有该金属离子的溶液中时所产生的电位差。在这种情况下，电极上失去电子是靠某一个反应，而得到电子是靠另一个反应。失电子：Fe=Fe2++2e-；得电子：O2+2H2O+4e-=4OH-腐蚀电池阳极（氧化反应）：Zn=Zn

5、2++2e-电子沿导线流到铜上，锌上电荷减少，破坏双电层的平衡，锌就继续溶解。阴极（还原反应）：Cu2++2e-=Cu在溶液中，阳离子朝铜的方向迁移，阴离子朝锌的方向迁移，离子可通过隔膜。将两种不同的金属浸在各自的盐类电解质溶液中腐蚀电池常见的两种腐蚀电池不同金属浸在同一种电解质溶液中一种金属浸在同一种电解质溶液中在腐蚀时，阳极生成的金属离子与阴极上生成的产物（例如氢氧离子）进一步反应而形成锈。当这层锈牢固地附着在金属表面上并且比较致密时，则可阻滞腐蚀。极化极化：在腐蚀电池的电路接通以后，电流流通时电极电位偏离平衡电位的现象。阳极电位往正的方面偏离，称为阳极极化；阴极电位往

6、负的方面偏离，称为阴极极化。阳极电位往正的方面偏离和阴极电位往负的方面偏离，结果将使阳极和阴极之间的电位差（即电池的电动势）减小。在电池的电阻不发生显著变化的情况下，电动势减小会使电流强度减弱。所以，极化现象能阻滞腐蚀电池的工作。极化曲线极化曲线：表示电极电位和电流之间变化关系的曲线。图上EaS为阳极极化曲线，EcS为阴极极化曲线。当电池系统中总电阻等于零时，它们相交于S点，这时阳极电位和阴极电位相等，即等子腐蚀电位Ecorr，与此相应的电流Icorr为该系统理论上的最大电流。电流的大小取决于电池的电动势（阴极与阳极的电位差Ec-Ea），阴极的极化率Pc，阳极的极化率Pa和

7、电池的欧姆电阻R:I=(Ec-Ea)/(Pc+Pa+R)极化曲线极化率：是指通过单位电流强度时电极电位的偏离△E/△I。腐蚀速度可分为阴极控制、阳极控制、混合控制和电阻控制。腐蚀速度的控制步骤（1）阴极控制（2）阳极控制（3）混合控制（4）电阻控制极化的减弱极化的减弱：在金属腐蚀过程中，往往发生使极化减弱的现象，即阳极电位朝负的方面转移，阴极电位往正的方面转移。极化减弱将使阳极和阴极之间的电位差增大，在电池的电阻不发生显著变化的情况下，腐蚀电流就增大。溶液的搅动是引起阳极和阴极极化减弱的主要原因之一。阳极附近的金属