腐蚀阴极过程电化学方法ppt课件.ppt

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1、第四章金属腐蚀阴极过程电化学研究方法4.1氢去极化腐蚀：氢离子还原并有氢气析出阴极过程的腐蚀。4.1.1氢去极化腐蚀的必要条件与特征4.1.1.1必要条件电解质溶液中有氢离子存在；腐蚀电池中阳极金属电位必须低于氢析出电位；25C，时，有利于氢去极化腐蚀过程，强电负性金属Al，Mg能在中，碱性溶液中发生氢去极化腐蚀，中电负性金属Fe，Cd只能在酸性溶液中发生氢去极化腐蚀。4.1.1.2氢去极化腐蚀特征①不存在其他氧化还原电位较正的去极化剂的酸性溶液中，金属腐蚀过程为典型氢去极化腐蚀。②金属表面不存

2、在钝化膜或其他成相膜时，酸溶液中氢去极化腐蚀是活性阳极溶解反应。③金属在酸溶液中的氢去极化腐蚀随pH值下降而增强。④酸溶液中氢离子浓度较高时氢去极化反应为电化学控制，浓差极化可以忽略。⑤金属在酸溶液中的氢去极化腐蚀为宏观均匀腐蚀。氧化性酸和非氧化性酸影响。4.1.2氢去极化腐蚀基本步骤4.1.2.1酸性溶液中氢去极化过程基本步骤总反应水化H+向阴极表面扩散并脱水；H+放电后吸附在金属表面上；化学复合脱附；或电化学复合脱附；分子形成气泡析出。4.1.2.2中碱性溶液中氢去极化过程基本步骤总反应水分

3、子电离和H+还原，形成吸附氢；化学复合脱附；电化学复合分子形成气泡析出。对于大多金属来说，控制步骤；迟缓放电；对于低析氢过电位金属Pt，Pd，控制步骤；迟缓复合。对于Fe，Ni，H原子会向金属内部扩散，造成氢脆现象。4.1.3氢去极化的阴极极化曲线与氢过电位氢去极化过程中，缓慢步骤成为反应阻力，因而在氢电极平衡电位下不会发生反应。只有克服这一阻力，析氢电位负于平衡电位，发生阴极极化，才能发生析氢反应。4.1.3.1氢去极化的阴极极化曲线4.1.3.2影响氢过电位的主要因素①电流密度：电极材料和溶

4、液的组成与温度不变，②电极材料：体现在a项；i．高氢过电位金属：a=1.0~1.5V；Pb，Cd，Hg，Tl，Zn，Be，Sn等；迟缓放电；ii．中氢过电位金属：a=0.5~1.0V；Fe，Co，Ni，Cu，Ag，Ti等；迟缓电化学复合脱附；iii．低氢过电位金属：a=0.1~0.5V；Pt，Pd，Au，W等；催化H+放电步骤，高交换电流密度，吸附氢原子能力强，迟缓复合脱附。交换电流密度评价催化能力；粗糙表面真实表面积大，过电位小。③溶液的组成与温度金属阳离子的还原会改变析氢电位；Pt离子析出加

5、速铁的腐蚀；As，Sb，Bi的析出能提高析氢过电位，降低腐蚀速度。表面活性物质吸附能够增加析氢过电位，缓蚀作用。pH值增加，析氢过电位增加；温度增加，析氢过电位降低，-2mV/C。4.1.4氢去极化腐蚀的控制腐蚀极化图（Evans图）为腐蚀电池极化中腐蚀电流~电位关系。4.1.4.1阴极控制的析氢腐蚀阴极析氢反应极化率大于阳极溶解反应的极化率。4.1.4.2阳极控制的析氢腐蚀4.1.4.3混合控制的析氢腐蚀大多数钢铁在析氢腐蚀中为混合控制；碳钢极化低于纯铁，腐蚀速度更大高硫钢中含有FeS，具有

6、良好的导电性和低析氢过电位，腐蚀速度最大。4.2氧去极化腐蚀在中碱性溶液中占优势，氧还原的电极电势>>析氢电势，氧还原阴极反应比析氢阴极反应普遍。4.2.1氧去极化的必要条件和特征4.2.1.1必要条件溶液中存在溶解氧；腐蚀电池中阳极金属电位低于氧离子化电位：氧离子化电位：25C，；溶液中只要有氧存在，首先发生的是氧去极化腐蚀；通常受浓差极化控制。4.2.1.2氧去极化腐蚀特征电解质溶液中，只要有氧，无论酸，中，碱性溶液中，都有可能首先发生氧去极化腐蚀。氧在稳态扩散时，其氧去极化腐蚀速度受浓差极

7、化的控制。氧加速非钝性金属腐蚀，但阻滞钝性金属腐蚀过程。4.2.2氧去极化过程的基本步骤4.2.2.1氧输运过程空气中氧溶解进入电解质溶液；借助于对流作用向金属表面移动；在距离金属表面0.1mm处，向金属表面扩散移动，到达金属表面。扩散速度取决于浓度差。4.2.2.2氧还原反应的氧离子化基本步骤：2电子反应途径（1）在碱性溶液中：或（催化分解）（2）酸性溶液中：或（催化分解）；4.阴极极化电位达到析氢电位后，同时发生氧去极化和氢去极化。2.电化学与扩散混合控制，4.2.3氧还原过程的阴极极化曲线

8、阴极极化不大，阴极表面供氧充分时遵守Tafel关系—P段；回到Tafel式；3.极限电流区两者比例取决于金属电极性质和溶液pH值。电流达到极限电流，不再增加；电位迅速负移。完全氧浓差极化控制。4.2.4氧去极化腐蚀的控制4.2.4.1氧还原过程电化学控制的氧去极化腐蚀如果金属的电位较正，氧传输速度较大，则腐蚀速度取决于氧还原过电位。例，M1铜在开口容器中性盐溶液中的腐蚀。如果金属电位较负，M2，M3处于活性溶解状态，氧传输速度较小，腐蚀速度由氧扩散控制，腐蚀速度=氧扩散速度；锌，碳钢，低合金钢在