腐蚀动力学.教学文稿.ppt

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1、腐蚀动力学.（2）表面吸附原子越过双电层进行放电转变为水化阳离子（3）水化金属离子从双电层溶液侧向溶液深处迁移2.阴极过程阴极过程是指溶液中的氧化剂与金属阳极溶解后所释放出来转移到阴极区的电子发生还原反应。电化学腐蚀的基本条件是腐蚀电池和去极化剂同时存在去极化剂：能消除或抑制原电池阳极或阴极极化的物质电化学腐蚀的阴极去极化剂有：H+、O2、NO3－、Cr2O72－、高价金属离子及一些易被还原的有机化合物(1)溶解氧的还原反应(2)氢离子的还原反应（3）高价金属离子的还原反应（4）氧化性阴离子的还原反应

2、（5)有机化合物的还原反应二、极化作用1、电极极化:当电极上有电流通过时，电极电位E偏离平衡电位Ee（对可逆电极）或稳定电位Es（对不可逆电极）的现象。电池的极化：电池的阴极电位E向负方向变化，阳极电位E向正方向变化，结果腐蚀电池的电位差减小了，腐蚀电流急剧降低的现象。极化是电极反应的阻力，其本质是电极过程存在某些较慢步骤，限制了电极反应速度。2、极化的原因及类型根据极化产生的原因极化可分为活化极化（电化学极化）、浓差极化和电阻极化。（1）电化学极化由于电子的运动速度远远大于电极反应得失电子速度而引起

3、的。在阴极上有过多的负电荷积累，在阳极上有过多的正电荷积累，因而出现了电极的电化学极化。（2）浓差极化阳极溶解得到的金属离子，将会在阳极表面的液层和溶液本体间建立浓度梯度，金属离子向溶液本体扩散，如果扩散速率小于金属的溶解速率，阳极附近金属离子浓度会升高，产生浓差极化。过电位—描述电位偏离Ee的程度，即极化的程度。（3)电阻极化当腐蚀过程中金属表面生成或原有一层氧化物膜时，电流在膜中产生很大的电压降，从而使电位显著升高，由此引起的极化为电极极化。极化降低了金属腐蚀的速度，阻碍了金属腐蚀的进行，所以极

4、化对防止金属腐蚀是有利的。3、过电位4、极化曲线极化行为通常用极化曲线来描述。极化曲线是表示电极电位与极化电流强度或极化电流密度i之间关系的曲线。图1极化曲线示意图曲线的倾斜程度表示极化程度，曲线倾斜程度越大，极化程度越大，电极过程就越难进行。三、腐蚀极化图1、腐蚀极化图腐蚀极化图是一种电位—电流图，它是把表征腐蚀电池特征的阴、阳极极化曲线画在同一张图上构成的。图2腐蚀极化图（Evans图）腐蚀电位是一种不可逆的非平衡电位，需由实验测得。2、腐蚀极化图的应用解释腐蚀过程所发生的现象分析腐蚀过程的性质和

5、影响因素确定腐蚀的主要因素计算腐蚀速率研究防腐蚀剂的效果与作用机理用腐蚀极化图分析腐蚀速度的影响因素初始电位差对腐蚀电流的影响初始电位差越大，腐蚀电流越大钢在非氧化性酸中的腐蚀极化图四、腐蚀动力学方程式1、单电极反应的电化学极化方程式单一电极电化学反应：氧化剂还原剂V=KC法拉第定律i=nFv阿累尼乌斯公式当电极处于平衡状态时，为交换电流密度由电化学理论可知：电极电位的变化是通过改变反应的活化能来影响反应速率，当电极电位比平衡电位高，即>0,氧化反应的活化能减小。还原反应的活化能则增加。即当电极上有电

6、流通过时，电极将发生极化。阴极极化：阳极极化：令单电极反应的电化学基本方程式2、电化学极化控制下的腐蚀速率表达式在自腐蚀电位下，金属的净氧化反应速率等于阴极去极化剂的净还原反应速率，结果造成金属的腐蚀，其腐蚀速率为即将单电极反应的电化学极化方程代入，得：当过电位大于可见，腐蚀速率与相应的过电位、交换电流和Tafel斜率有关。3、浓差极化控制下的腐蚀动力学方程式稳态扩散条件下，浓度梯度为常数，即扩散电流密度：因为在扩散控制条件下，当整个电极过程达到稳态时，电极的反应速率等于扩散速率。对于阴极过程，阴极电

7、流等于阴极去极化剂的扩散速率，即随着阴极电流的增加，去极化度的浓度降低。在极限情况下得由上式可以看出，影响极限扩散电流密度的因素，就是影响腐蚀速率的因素。（1）icorr和C0成正比，即去极化剂浓度降低，会使腐蚀速率减小。（2）搅拌溶液或使溶液流速增加，会减小扩散层厚度，增加极限电流，因而加速腐蚀。（3）升高温度，会使扩散系数增加，使腐蚀速率增加。阴极过程为浓差极化控制的腐蚀极化图阴极过程为浓差极化控制时的腐蚀金属的阳极极化曲线方程式：五、腐蚀金属的极化曲线理想极化曲线是指在理想电极上得到的极化曲线。

8、所谓的理想电极就是指不仅处在平衡状态时电极只发生一个电极反应，而且处在极化状态时，电极上仍然只发生原来的那个电极反应。实测极化曲线的起始电位是金属电极的混合电位。它很容易从电化学仪器直接测得。理想极化曲线的测量：根据实测极化曲线绘制理想极化曲线的方法有2种。（1）根据实验数据计算出理想极化曲线（2）实测极化曲线的外推法优点：避免了繁琐的实验操作，在电极远离阴极或阳极的平衡电位时有较好的准确性；缺点：只适用于电化学极化控制的腐蚀体系，并且在电流密度很小时，