腐蚀与防护-4.演示教学.ppt

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1、腐蚀与防护-4.实验现象：1外电路未接通之前，外电阻无穷大；2为电路接通瞬间：I始=(ECu°-EZn°)/R=(0.05+0.83)/200=4.4×10-3安培3但经过数分钟后，电流I迅速下降至一稳定值I稳=1.5×10-4安培4I稳与I始相差30倍。ZnCu为什么发生上述变化？欧姆定律：电流与电位成正比，与电阻成反比。当外界电阻一定，电位差不变时，电流为一恒值。电流由大变小，而电阻未变，只能是电位差发生了改变。即电位差变小。实验测定证实。I=U/R测定结果外电路接通后，阴极（铜片）电位ECu°由正向负方向变化至ECu；阳极（锌片）电位EZn°由负向正方向变化至EZn，使两极间电位

2、差变得越来越小，最后电流达到稳定值I稳为止。由于(ECu°－EZn°）－（ECu－EZn）﹥0所以：I始﹥I稳tEEZn°EZnECu°ECu阴极极化阳极极化极化作用概念：由于通过电流引起腐蚀电池两极间电位差减小并引起电池工作电流强度降低的现象，称为电池的极化作用。当通过电流时，阳极电位向正的方向移动的现象称为阳极极化；当通过电流时，阴极电位向负的方向移动的现象称为阴极极化。作用：减缓了腐蚀速度m-=It*M/nFK-=m-/St=iM/nF2、极化曲线极化曲线：电极的电位E与其通过的电流强度或电流密度的关系曲线，称为极化曲线。腐蚀电池极化行为测量装置示意图随着电极中的电流增加，阳极极

3、化曲线向正向移动；阴极极化曲线向负向移动。极化曲线的斜率也叫极化率或极化程度，据极化率可以判断电极反应过程的难易程度。若极化曲线较陡，极化率大，则表明电极反应过程的阻力也大；若极化曲线平坦，极化率小，电极反应过程的阻力也小，反应就容易进行。ACEECu°EZn°EZnECuaci1i引起电极极化的原因液相向电极表面传质步骤：电极材料一般为固体金属材料，传质主要发生在固体表面与液相中——液相中的反应物向电极表面运动。电子转移步骤：反应物在电极表面得电子或失电子的反应而生成产物的步骤，也称电化学步骤。电极表面产物向液相传质和生成新相步骤：产物离开电极表面向溶液相内部疏散的过程并伴有新物质生

4、成。不可分割的三个反应共处于一个体系之中，反应最慢的步骤控制了整个反应进程，这个最慢的反应步骤称之为控制步骤。电极极化的原因是控制步骤受阻力的反映，根据控制步骤的不同，可将极化原因分为电化学极化、浓差极化和电阻极化。浓差极化：电流通过电极时，若电子的转移快于液相传质，则电极的表面和溶液深处的反应物的浓度将出现差别而产生浓差极化。电阻极化：电极表面生成保护膜、钝化膜或其他不溶物而使电极极化称为电阻极化。电化学极化：对于电极反应O+ne→R在阳极上，当有1mol物质被氧化，则电极表面必然增加nFE的势能（正电荷增加），使电极活化能增加，表现为电位由负向正增加E。在阴极上，当有1mol物

5、质被还原，则电极表面必然增加nF（-E）的势能（负电荷增加），表现为电位由正向负增加E。上述现象的本质：电化学反应速度小于电子运动速度。阳极表面正电荷的积累和阴极表面负电荷的积累使反应阻力增加，引起电化学极化。阳极极化金属离子离开晶格进入溶液的速度比电子离开阳极表面的速度慢，则在阳极表面积累正电荷使电位向正的方向移动；阳极附近的金属离子进入溶液深处的扩散速度比金属离子从阳极表面离开的速度慢，则使阳极表面正电荷积累而使阳极电位升高；阳极表面产物对反应物有阻隔作用；产物电阻较大，阻隔了反应物的反应能力，提高了阳极电位。阴极极化在腐蚀电池中，阴极部分不腐蚀，但阴极的极化可阻止或延缓腐蚀的

6、进行，阴极极化起着重要的作用。阴极还原反应需达到一定的活化能才能进行，使阴极还原反应速度小于电子进入阴极的速度，因而电子在阴极积累，结果使阴极电位向负方向移动，产生了阴极极化。由于阴极附近反应物或反应产物扩散速度的缓慢，可引起阴极浓差极化。例如，溶液中的氧或氢离子到达阴极的速度小于阴极反应本身的速度，造成阴极表面附近氧或氢离子的缺乏，结果产生浓差极化，使阴极电位变负。如果阴极反应产物(如OH-)因扩散慢而积累在阴极表面附近，也会导致阴极浓差极化，使电位变负。阳极极化越大，说明阳极过程受阻滞越严重，这对防止金属腐蚀是有利的。反之，去除阳极极化，会促使腐蚀的进行。这种消除阳极极化的过程，叫

7、阳极去极化。例如，搅拌镕液，加速金属离子的扩散；使阳极产物形成沉淀或形成络离子；加入活化离子(如Cl-)，消除阳极钝化等，都可加速阳极去极化过程，从而加速腐蚀。阴极极化表示阴极过程受到阻滞，使来自阳极的电子不能及时被吸收，因此阻碍金属腐蚀的进行。反之，消除阴极极化的过程叫做阴极夫极化。阴极去极化的作用，可使阳极过程顺利进行，因此可维持或加速腐蚀过程。其中最重要最常见的阳极去极化剂为溶液中的氢离子和氧分子。去极化二、腐蚀极化图为了方便起见，常常忽