电化学腐蚀
电化学腐蚀是指在金属与电解质溶液接触的环境中，通过电化学反应引起金属的腐蚀现象。电化学腐蚀是由于金属表面与电解质溶液之间存在氧化还原反应，并且通过电子传递和离子传递等过程进行的。具体来说，电化学腐蚀一般可分为两个基本反应：金属的氧化反应和电子的还原反应。在这两个反应中，金属表面会产生氧化物，同时溶液中会生成相应的离子。
电化学腐蚀的主要因素包括金属的电位、电解质的成分、温度、pH值、氧气浓度等。金属的电位是指金属与标准电极之间的电位差，电位差越大，金属的腐蚀越明显。电解质的成分对腐蚀行为也有很大的影响，不同的金属对不同的离子有不同的腐蚀倾向。温度、pH值和氧气浓度的变化也会导致腐蚀的加剧或减轻。
为了减轻或防止电化学腐蚀，可以采取一些措施，比如使用腐蚀抑制剂、电化学保护、涂层保护等。腐蚀抑制剂可以防止或减轻金属与电解质溶液之间的电化学反应，从而减少腐蚀的发生。电化学保护是利用外部电流或外部电位
来改变金属的电位，使金属表面保持在一种不易被氧化的状态。涂层保护是在金属表面形成一层保护膜，阻止金属与电解质溶液直接接触，从而减少氧化还原反应的发生。
总之，电化学腐蚀是金属在电解质溶液中受到的一种化学侵蚀，可以通过控制环境因素和采取适当的措施来减轻或防止腐蚀的发生。
电化学腐蚀的原理及应用 1. 什么是电化学腐蚀 电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中发生氧化反应和还原反应，导致金属表面 发生物理和化学变化的过程。在电化学腐蚀过程中，金属表面被腐蚀掉，在金属内部生成电化学腐蚀产物，从而导致金属的退化和破坏。 2. 电化学腐蚀的原理 电化学腐蚀是由以下三个基本要素组成的：- 金属：作为电极参与电化学反应。- 电解质溶液：提供导电性和溶解氧的介质。 - 环境：包括温度、压力、湿度等因素，会对腐蚀过程产生影响。 电化学腐蚀的过程可以分为两种基本反应： 1. 氧化反应（阳极反应）：金属表 面发生氧化反应，将金属原子转化为正离子并释放电子。 2. 还原反应（阴极反应）：导电的电解质溶液中的阳离子被还原为金属或者其他物质。 通过以上两种反应，金属表面发生物理和化学变化，导致腐蚀和金属破坏。 3. 电化学腐蚀的应用 电化学腐蚀的原理和机制在工业和科学研究中有广泛的应用。以下是一些主要 的应用领域。 3.1 金属腐蚀研究 电化学腐蚀的研究对于理解金属的腐蚀行为和机制至关重要。通过研究不同金 属在不同环境下的电化学腐蚀行为，可以评估金属的腐蚀性能，选择合适的材料用于特定的应用，以延长金属的使用寿命。 3.2 防腐蚀技术 电化学腐蚀的原理为防腐蚀技术的研发和应用提供了理论基础。通过使用合适 的涂层、阻隔层或者中和剂等物质，可以降低金属的腐蚀速率，延长金属的使用寿命。例如，在航空航天工业中，通过电镀技术给金属表面添加一层保护性的金属镀层，可以防止金属在高温和高湿环境下的腐蚀。 3.3 腐蚀监测和控制 电化学腐蚀的研究还为腐蚀监测和控制提供了方法和工具。通过使用电化学腐 蚀监测技术，可以实时监测金属的腐蚀速率和腐蚀产物的生成情况。这对于设备的维护、预测设备的寿命和做出合理的维修计划非常重要。
电化学腐蚀 编辑 电化学腐蚀就就是金属与电解质组成两个电极,组成腐蚀原电池。例如铁与氧,因为铁的电极电位总比氧的电极电位低,所以铁就是阳极,遭到腐蚀。特征就是在发生氧腐蚀的表面会形成许多直径不等的小鼓包,次层就是黑色粉末状溃疡腐蚀坑陷。 1基本介绍 2相关原理 3方程式 4现象危害 5解决办法 6电化学 7除氧方法 ?热力除氧 ?真空除氧 ?铁屑除氧 ?解吸除氧 ?树脂除氧 ?化学药剂除氧 基本介绍编辑 不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀就是电化学腐蚀最突出的例子。 我们知道,钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀,但潮湿的空气中却很快就会腐蚀。原来,在潮湿的空气里,钢铁的表面吸附了一层薄薄的水膜,这层水膜里含有少量的氢离子与氢氧根离子,还溶解了氧气等气体,结果在钢铁表面形成了一层
电解质溶液,它跟钢铁里的铁与少量的碳恰好形成无数微小的原电池。在这些原电池里,铁就是负极,碳就是正极。铁失去电子而被氧化、电化学腐蚀就是造成钢铁腐蚀的主要原因。 金属材料与电解质溶液接触, 通过电极反应产生的腐蚀。电化学腐蚀反应就是一种氧化还原反应。在反应中,金属失去电子而被氧化,其反应过程称为阳极反应过程,反应产物就是进入介质中的金属离子或覆盖在金属表面上的金属氧化物(或金属难溶盐);介质中的物质从金属表面获得电子而被还原,其反应过程称为阴极反应过程。在阴极反应过程中,获得电子而被还原的物质习惯上称为去极化剂。 在均匀腐蚀时,金属表面上各处进行阳极反应与阴极反应的概率没有显著差别,进行两种反应的表面位置不断地随机变动。如果金属表面有某些区域主要进行阳极反应,其余表面区域主要进行阴极反应,则称前者为阳极区,后者为阴极区,阳极区与阴极区组成了腐蚀电池。 直接造成金属材料破坏的就是阳极反应,故常采用外接电源或用导线将被保护金属与另一块电极电位较低的金属相联接,以使腐蚀发生在电位较低的金属上。 相关原理编辑 金属的腐蚀原理有多种,其中电化学腐蚀就是最为广泛的一种。当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气 电化学腐蚀 中,金属表面会形成一种微电池,也称腐蚀电池(其电极习惯上称阴、阳极,不叫正、负极)。 阳极上发生氧化反应,使阳极发生溶解,阴极上发生还原反应,一般只起传递电子的作用。腐蚀电池的形成原因主要就是由于金属表面吸附了空气中的水分,形成一层水膜,因而使空气中 , , 等溶解在这层水膜中,形成电解质溶液,而浸泡在这层溶液中的金属又总就是不纯的,如工业用的钢铁,实际上就是合金,即除铁之外,还含有石墨、渗碳体( )以及其它金属与杂质,它们大多数没有铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极为铁,而阴极为杂质,又由于铁与杂质紧密接触,使得腐蚀不断进行。 方程式编辑
电化学腐蚀的定义 电化学腐蚀是指由于金属材料与电解质溶液发生电化学反应而引起的金属表面的腐蚀现象。电化学腐蚀是金属腐蚀的重要形式之一，不同于传统的化学腐蚀和物理腐蚀，它是由电化学反应引起的。 电化学腐蚀是由于金属与电解质溶液之间的相互作用而产生的。在电解质溶液中，金属表面处于氧化和还原反应的平衡状态。当金属表面发生氧化反应时，金属原子失去电子形成阳离子，并溶解到溶液中。与此同时，电解质溶液中的还原反应会使金属表面上产生电子，这些电子会流回金属内部。这种氧化和还原的反应不断进行，导致金属表面的腐蚀。 电化学腐蚀的速度取决于多种因素，包括金属的性质、电解质溶液的组成、温度和溶液中的氧气含量等。一般来说，金属的腐蚀速度随着电解质溶液中的溶质浓度的增加而增加。此外，温度的升高也会加速腐蚀反应的进行。 电化学腐蚀的机理可以分为两个步骤：阳极反应和阴极反应。在阳极反应中，金属表面氧化，失去电子形成阳离子溶解到溶液中。在阴极反应中，电解质溶液中的还原剂接受金属表面产生的电子，还原成为溶液中的阳离子。这两个反应共同作用，导致金属表面的腐蚀。 为了减缓电化学腐蚀的发生，可以采取多种措施。一种常见的方法
是通过涂覆保护层来隔离金属表面与电解质溶液的接触，减少腐蚀的发生。另一种方法是通过添加缓蚀剂来抑制腐蚀反应的进行。缓蚀剂的引入可以改变电解质溶液的化学性质，降低腐蚀反应的速率。 电化学腐蚀还可以应用于一些实际应用中。例如，电化学腐蚀可以用于金属的电镀和防腐处理。在电镀过程中，通过控制电流和电解质溶液的成分，可以在金属表面上形成一层金属薄膜，起到美化和防护的作用。在防腐处理中，可以利用电流和电解质溶液中的缓蚀剂来修复已经发生腐蚀的金属表面，以延长金属的使用寿命。 电化学腐蚀是金属材料与电解质溶液发生的电化学反应所引起的腐蚀现象。电化学腐蚀的发生与金属的性质、电解质溶液的组成、温度和氧气含量等因素密切相关。为了减缓电化学腐蚀的发生，可以采取涂覆保护层、添加缓蚀剂等措施。电化学腐蚀还可以应用于金属的电镀和防腐处理等领域。通过深入研究电化学腐蚀的机理和控制方法，可以更好地保护金属材料，提高其使用寿命。
电化学腐蚀原理 电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中发生的腐蚀。发生电化学腐蚀的 基本条件是：有能导电的溶液。能导电的溶液几乎包含所有的水溶液，包 括淡水、雨水、海水、酸碱盐的水溶液，甚至从空气中凝结的水蒸气加上 设备表面的杂质也可以成为构成腐蚀环境的电解质溶液。 一、金属电化学腐蚀的常见形式 1.全面腐蚀 全面腐蚀是指在整个金属表面上进行的腐蚀。全面腐蚀一般来说分布 比较均匀，腐蚀速度比较稳定，机器设备的寿命可以预测，对设备的检测 也比较容易，一般不会发生突发事故。全面腐蚀电池的阴、阳极全部是微 电极，阴阳极面积基本上相等，所以反应速度比较稳定。 2.局部腐蚀 局部腐蚀是指只集中在金属表面局部区域上进行的腐蚀，其余大部分 区域几乎不腐蚀。局部腐蚀造成的金属损失量不大，但是严重的局部腐蚀 会导致机器设备的突发性破坏，这种破坏很难预测，往往会造成巨大的经 济损失，更有甚者会引起灾难性事故。根据日本三菱化工机械公司对10 年中化工装置破坏事例进行的调查结果表明，全面腐蚀和高温腐蚀只占 13.4%，而局部腐蚀占80%以上。由此可见局部腐蚀的严重性。 二、金属电化学腐蚀常用的防腐方法 金属电化学腐蚀形成的原因很多，影响因素很多，环境因素各不相同，这样就不能用一种防腐措施来解决所有腐蚀问题。在金属防腐中常用的方 法有：覆盖层保护、电化学保护、缓蚀剂保护。
1.覆盖层保护：覆盖层保护是用耐蚀性能良好的金属或非金属材料覆 盖在耐蚀性能较差的材料表面，把基体材料与腐蚀介质隔开，以达到控制 腐蚀的目的。表面覆盖层保护法不仅能提高基底金属的耐腐蚀能力，而且 能节约大量贵重金属和合金。 2.表面处理：表面清理的主要方面就是除油、除锈。除油的方法有化 学除油和电化学除油。化学除油主要是用有机溶剂、碱液清洗。现在又出 现了一些新型的合成洗涤剂。少量的合成洗涤剂加入高温、高压的水流中，清洗金属表面的油污，具有速度快、清洗干净等优点，但需要专用清洗设备。金属表面除锈的方法有机械除锈法、酸洗除锈法。随着科技的进步， 现在出现了一种新型的除锈方法，即用酸洗的酸加上缓蚀剂和填充剂制成 酸洗膏，涂抹在金属表面，待除锈后再用水冲洗干净，再涂钝化膏，使金 属钝化，不再生锈。 3.阴极保护：阴极保护是将被保护的金属与外加电流电源的负极相连，在金属表面通入足够的阴极电流，使金属的电位变负，从而使金属溶解速 度减小的一种保护方法。阴极保护技术应用已经比较成熟。在我国已经使 用阴极保护的装置有邮电系统电缆装置、埋与土壤中的地下管线、埋与地 下的储槽、输油管线、天然气输送管道、再如桥桩、闸门、平台等都使用 了阴极保护。 4.阳极保护：阳极保护是将被保护的金属构件与外加直流电源的正极 相连，在电解质溶液中，使金属构件阳极极化至一定电位，使其建立并维 持稳定的钝态，从而阳极溶解受到抑制，腐蚀速度降低，使设备得到保护。具有活性-钝性型的金属如钛、不锈钢、碳钢、镍基合金等金属可以采用 阳极保护，不仅可以控制这些金属的全面腐蚀，而且能够防止点蚀、应力 腐蚀破裂、晶间腐蚀等局部腐蚀。但是阳极保护只能应用于电解质成分特
什么是电化学腐蚀？ 金属材料与电解质溶液接触，通过电极反应产生的腐蚀。电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应。在反应中，金属失去电子而被氧化，其反应过程称为阳极反应过程，反应产物是进入介质中的金属离子或覆盖在金属表面上的金属氧化物（或金属难溶盐）；介质中的物质从金属表面获得电子而被还原，其反应过程称为阴极反应过程。在阴极反应过程中，获得电子而被还原的物质习惯上称为去极化剂。 在均匀腐蚀时，金属表面上各处进行阳极反应和阴极反应的概率没有显著差别，进行两种反应的表面位置不断地随机变动。如果金属表面有某些区域主要进行阳极反应，其余表面区域主要进行阴极反应，则称前者为阳极区，后者为阴极区，阳极区和阴极区组成了腐蚀电池。直接造成金属材料破坏的是阳极反应，故常采用外接电源或用导线将被保护金属与另一块电极电位较低的金属相联接，以使腐蚀发生在电位较低的金属上。 为了防止电化学腐蚀，从合金化角度可采取以下措施： ①均匀的单相组织，避免形成原电池；②提高合金的电极电位；③使表面形成致密稳定的保护膜，切断原电池。 吸氧腐蚀金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀，叫吸氧腐蚀．例如钢铁在接近中性的潮湿的空气中腐蚀属于吸氧腐蚀，其电极反应如下： 负极（Fe）：Fe - 2e = Fe2+ 正极（C）：2H2O + O2 + 4e = 4OH- 钢铁等金属的电化腐蚀主要是吸氧腐蚀． 在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气，这种腐蚀叫做析氢腐蚀。在钢铁制品中一般都含有碳。在潮湿空气中，钢铁表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后就变成一种电解质溶液，使水里的H+增多。是就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。这些原电池里发生的氧化还原反应是 负极（铁）：铁被氧化Fe-2e=Fe2+；正极（碳）：溶液中的H+被还原2H++2e=H2↑ 这样就形成无数的微小原电池。最后氢气在碳的表面放出，铁被腐蚀，所以叫析氢腐蚀。 阴极保护是一种用于防止金属在电介质（海水、淡水及土壤等介质）中腐蚀的电化学保护技术，该技术的基本原理是使金属构件作为阴极，对其施加一定的直流电流，使其产生阴极极化，当金属的电位负于某一电位值时，该金属表面的电化学不均匀性得到消除，腐蚀的阴极溶解过程得到有效抑制，达到保护的目的。下面用极化曲线来说明阴极保护原理。为了说明问题，把阴极，阳极极化曲线简化成直线，如下图（1）所示。 在金属表面上的阳极反应和阴极反应都有自己的平衡点，为了达到完全的阴极保护，必须使整个金属的电位降低到最活泼点的平衡电位。设金属表面阳极电位和阴极电位分别为Ea和Ec，金属腐蚀过程由于极化作用，阳极和阴极的电位都接近于交点S所对应的电位Ecorr （自然腐蚀电位），这时的腐蚀电流为Icorr。 图（1） 如果进行阴极极化，电位将从向更负的方向移动，阳极反应曲线EcS从S向C 点方向延长，当电位极化到E1时，所需的极化电流为I1，相当于AC线段，其中BC线段这部分是外加的，AB线段这部分电流是阳极反应所提供的电流，此时金属尚未腐蚀。如果使金属阴极极化到更负的电位，例如达到Ea，这时由于金属表面各个区域的电位都等于Ea，腐蚀电流为零，金属达到了完全保护，此时外加电流Iapp1即为完全保护所需电流。
简述电化学腐蚀的原理 电化学腐蚀是指在电解质溶液中，当金属与电解质接触时，由于电化学反应而导致金属表面的损失。其原理是金属在电解质中发生氧化还原反应，形成正离子和电子，其中正离子溶解在电解质中，而电子则在金属表面留下，最终导致金属的腐蚀。 电化学腐蚀的原理可以分为两个主要过程：阳极溶解和阴极反应。 首先是阳极溶解过程。当金属与电解质接触时，金属表面的原子或离子会失去电子，形成正离子。这些正离子会进入电解质溶液中，并与溶液中的阴离子结合形成溶解物。这个过程被称为阳极溶解，也是金属腐蚀的主要过程。阳极溶解的速率取决于金属的活性和电解质的性质，如溶液的酸度、温度和氧气浓度等。 其次是阴极反应过程。当金属腐蚀时，电解质中的电子会在金属表面聚集，形成阴极区域。在阴极区域，电子与电解质中的正离子结合形成原子或分子，并还原成金属。这个过程被称为阴极反应，它减缓了金属的腐蚀速率。阴极反应的速率取决于电解质中的正离子浓度和金属表面的电位。 除了阳极溶解和阴极反应，电化学腐蚀还受到其他因素的影响。 第一个因素是电解质的浓度。当电解质浓度较高时，阳极溶解和阴极反应的速率都会增加，导致金属腐蚀加剧。相反，当电解质浓度
较低时，金属腐蚀减缓。 第二个因素是温度。温度的升高会加速阳极溶解和阴极反应的速率，从而增加金属的腐蚀速度。这是因为温度的升高会提高电化学反应的速率常数，使电子和离子的迁移更加迅速。 第三个因素是氧气浓度。氧气是金属腐蚀的重要因素之一，特别是在水中。氧气的存在会加速阴极反应，从而增加金属的腐蚀速率。因此，在含氧溶液中，金属的腐蚀速度通常比不含氧溶液中要快。 除了上述因素，金属的活性也是影响电化学腐蚀的重要因素。活性金属的电极电位较低，更容易发生阳极溶解。而惰性金属的电极电位较高，不容易发生阳极溶解。因此，活性金属更容易腐蚀。 总结来说，电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生氧化还原反应导致金属表面损失的过程。它受到阳极溶解、阴极反应以及电解质浓度、温度、氧气浓度和金属活性等因素的影响。了解电化学腐蚀的原理有助于我们采取措施来预防和减缓金属的腐蚀。
金属是最重要的工业材料。但是，金属在外界环境影响下常遭受化学和电化学的作用而引起腐蚀失效。从热力学的观点来看，除少数的贵金属(如金、铂)外，各种金属都有与周围介质发生作用而转变成离子的倾向。也就是说，金属受腐蚀是自然趋势。因此，腐蚀失效现象是普遍存在的。电化学腐蚀金属表面与周围介质发生电化学作用而引起的破坏。其特点是介质中有能导电的电解质溶液存在，腐蚀过程中有电流产生。这类腐蚀最普遍，包括：大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀、电解质溶液腐蚀和熔融盐腐蚀。 金属防腐的方法一般有以下几种:一是合理选材和发展耐蚀材料，如发展耐蚀合金、非金属材料;二是在金属表面覆盖保护层;三是电化学保护;四是缓蚀剂缓蚀;五是金属表面改性。有机涂层防护是将耐蚀有机涂料涂覆在金属表面，经固化成膜后具有屏蔽、耐蚀和电化学等作用。实践证明:有机涂层防腐是最经济、最有效、应用最普遍的金属防腐方法。 1．金属镀层 用电镀法在金属的表面涂一层别的金属或合金作为保护层。例如自行车上镀铜锡合金当底，然后镀铬，铁制自来水管镀锌以及某些机电产品镀银或金等都可以达到防腐蚀目的。电镀是借助于电解作用，在金属制件表面上沉积一薄层其他金属的方法。包括镀前处理（除油、去锈）、镀上金属层和镀后处理（钝化、去氢）等过程。电镀时，将金属制件作为阴极，所镀金属作为阳极，浸人含有镀层成分的电解液中，并通人直流电，经过一段时间即得沉积镀层。 2．阳极保护 它是指用阳极极化的方法使金属钝化，并用微弱电流维持钝化状态，从而保护金属。此法是基于对金属钝化现象的研究提出的。因此，要弄清阳极保护的原理，首先要明白金属钝化的原理。 金属阳极溶解时，在一般情况下，电极电势愈正，阳极溶解速度愈大。但在有些情况下，当正向极化超过一定数值后，由于表面某种吸附层或新的成相层的形成，金属的溶解速度非但不增加，反而急剧下降。 在金属被化学溶解时也有类似情形。例如铁浸在硝酸溶液中，随着硝酸浓度的升高，铁的溶解速度加快。但当硝酸浓度超过某一临界值后，铁的溶解速度反而显著降低。这种在强化条件下金属正常溶解反而受到阻抑的现象叫做金属的钝
电化学腐蚀的原理 电化学腐蚀的原理 电化学腐蚀是金属物质在电解质溶液中发生电化学反应而导致的腐蚀。这是一种普遍存在的腐蚀现象，对设备和设施的可靠性、安全性和使用寿命都有着重要的影响。本文将深入探讨电化学腐蚀的原理、产生原因、影响因素以及防止措施。 电化学腐蚀的本质是一种氧化还原反应。金属表面与电解质溶液接触，形成原电池。由于金属材料本身的特性，表面会产生一些不均匀的区域，这些区域会成为原电池的阴阳极。在阳极区，金属中的离子会被氧化，失去电子，变成金属离子进入电解质溶液；而在阴极区，电解液中的氢离子或其他氧化剂会得到电子，被还原成氢气或其他产物。这种氧化还原反应会导致金属的溶解和腐蚀。 电化学腐蚀的产生原因主要包括外界环境和金属材料两个方面。在外部环境方面，电解质溶液的种类、浓度、温度、pH值等都会影响腐 蚀速率。在金属材料方面，金属的电化学性质、表面状态、晶体结构等因素也会影响腐蚀速率。例如，导电性好的金属更容易发生电化学腐蚀，表面粗糙或有缺陷的金属也容易发生腐蚀。 电化学腐蚀的影响因素主要包括电压、水质、温度等。电压是电化学腐蚀的重要影响因素，电压越高，腐蚀速率越快。水质对腐蚀的影响
也非常显著，例如含氧量、氯离子浓度等都会影响腐蚀速率。此外，温度也会影响腐蚀速率，一般来说，温度越高，腐蚀速率越快。 为了防止电化学腐蚀，可以采取一系列措施。首先，可以选用耐蚀性较好的金属或合金材料，如不锈钢、镀层金属等。其次，可以在金属表面涂覆保护层，如油漆、镀层等，以隔绝电解质溶液与金属的接触。此外，还可以通过改变金属表面的状态或结构，如采用表面处理、激光熔覆等技术，以提高金属的耐蚀性。 总的来说，电化学腐蚀的原理是金属与电解质溶液接触后发生氧化还原反应，导致金属的溶解和腐蚀。了解电化学腐蚀的原理有助于我们更好地采取措施防止腐蚀，保障设备和设施的安全和可靠性。通过选用耐蚀性好的金属材料、涂覆保护层以及采用表面处理技术等方法，可以有效防止电化学腐蚀的发生。 化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 在工业生产和日常生活中，腐蚀现象普遍存在。其中，化学腐蚀和电化学腐蚀是两种常见的腐蚀形式。本文将对这两种腐蚀形式进行比较，以更好地了解其特点和差异。 一、化学腐蚀的特点与电化学腐蚀的特点 1、化学腐蚀
电化学腐蚀的原理 一、电化学反应 在金属表面，以铁为例，当金属与电解质溶液接触时，金属表面释放出金属离子，并且失去电子。这个过程被称为金属的氧化反应。 Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e- 在溶液中，释放的金属离子与电解质中的阴离子结合形成一种离子化合物。 Fe2+(aq) + 2Cl-(aq) → FeCl2(aq) 同时，在金属表面接触到氧气时，金属表面上的氧气被还原为水，并且接受电子。这个过程被称为金属的还原反应。 O2(g) + 4H+(aq) + 4e- → 2H2O(l) 这个氧化还原反应形成的水会与金属离子进行进一步的反应，生成含有铁离子的氢氧化铁沉淀。 Fe2+(aq) + 2OH-(aq) → Fe(OH)2(s) 在这个过程中，氢氧化铁沉淀会继续吸引其他金属离子以及氢氧根离子，形成更稳定的化合物，如铁氧体等。这些化合物的生成会导致金属表面出现腐蚀的现象。 二、电池反应 电池反应是电化学腐蚀产生的另一个重要原理。当金属表面存在着金属溶液和金属内部时，就会形成一个电池。
在金属表面，电荷丧失的铁离子会向金属内部的电极进行迁移，并丧 失掉电荷，而导致金属表面带有剩余的负电荷。这个过程被称为阳极反应。 Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e- 而在金属内部，金属离子则会接受电子，并向金属表面的电极进行迁移。这个过程被称为阴极反应。 Fe2+(aq) + 2e- → Fe(s) 由于这种电子的迁移，金属表面形成电势的差异，从而引起了电流的 流动。这个电流的流动就会导致金属离子在金属表面上产生丧失电荷的反应。 总结来说，电化学腐蚀的原理主要包括电化学反应和电池反应两个方面。电化学反应是指金属表面发生的氧化还原反应，而电池反应是指电荷 的迁移过程。通过这两个过程，金属与电解质溶液之间产生的化学反应会 导致金属表面发生腐蚀的现象。电化学腐蚀的原理的深入研究对于腐蚀的 防治和金属材料的保护具有重要的意义。
一电化学腐蚀原理 1．腐蚀电池(原电池或微电池) 金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。在这个过程中金属被氧化，所释放的电子完全为氧化剂消耗，构成一个自发的短路电池，这类电池被称之为腐蚀电池。腐蚀电池分为三（或二）类：（1）不同金属与同一种电解质溶液接触就会形成腐蚀电池。 例如：在铜板上有一铁铆钉，其形成的腐蚀电池。 铁作阳极（负极）发生金属的氧化反应： Fe→Fe2++2e-；（Fe→Fe2++2e）＝－0.447V. 阴极（正极）铜上可能有如下两种还原反应： (a)在空气中氧分压=21kPa时：O2+4H＋＋4e-→2H2O； (O2+4H＋＋4e-→2H2O)＝1.229V, (b)没有氧气时，发生2H++2e-→H2；（2H++2e-→H2）＝0V， 有氧气存在的电池电动势E1=1.229－(-0.447)＝1.676V;没有氧气存在时，电池的电动势E2＝0-(-0.447)=0.447V。可见吸氧腐蚀更容易发生，当有氧气存在时铁的锈蚀特别严重。铜板与铁钉两种金属(电极)连结一起，相当于电池的外电路短接，于是两极上不断发生上述氧化—还原反应。 Fe氧化成Fe2+进入溶液，多余的电子转向铜极上，在铜极上O2与H＋发生还原反应，消耗电子，并且消耗了H＋，使溶液的pH值增大。 在水膜中生成的Fe2+离子与其中的OH—离子作用生成Fe(OH)2，接着又被空气中氧继续氧化，即：Fe2++2OH-→Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3 Fe(OH)3乃是铁锈的主要成分。这样不断地进行下去，机械部件就受到腐蚀。 （2）电解质溶液接触的一种金属也会因表面不均匀或含杂质微电池。 例如工业用钢材其中含杂质(如碳等)，当其表面覆盖一层电解质薄膜时，铁、碳及电解质溶液就构成微型腐蚀电池。 该微型电池中铁是阳极：Fe→Fe2++2e- 碳作为阴极：如果电解质溶液是酸性，则阴极上有氢气放出（2H++2e-→H2）；如果电解质溶液是碱性，则阴极上发生反应O2+2H2O+4e-→4OH-。 总结：从上面的分析可以看出：所形成的腐蚀电池阳极反应一般都是金属的溶解过程：M→Mz++ze- 阴极反应在不同条件下可以是不同的反应，最常见的有下列两种反应：
1.腐蚀：指材料由于环境作用引起的破化或变质 2.腐蚀作用：由于地下水中氢离子置换铁,使铁离子溶于水中,从而使钢铁材料受到腐蚀的 作用。氢离子可以是水中原有的,也可以是由于锅炉中水温增高,弱基性盐类经水解而生成。此外,溶解于水中的O2、C02、H2 s也可以成为腐蚀作用的因素。锰的盐类、硫化铁、有机物及油脂都能作接触剂而加强这一作用。一般氢离子浓度较高(pH<7)的酸性水都有腐蚀性。深部碱性碳酸钠水对钢管有强烈腐蚀作用。 3.腐蚀反应： 4.腐蚀分类： 5.电化学腐蚀：电化学腐蚀就是金属和电解质组成两个电极，组成腐蚀原电池。不纯的金 属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。 6.电极系统： 7.电极反应：电极反应指在原电池或电解池中，两个电极上发生的半反应，因为在原电池 和电解池中，氧化反应和还原反应是分别在两个电极上发生的。 8.阴极：阴极（Cathode)是电化学反应的一个术语。指的是得电子的极，也就是发生还原 反应的极。在原电池中，阴极是正极；电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极。在电解池中阴极与电源的负极相连。阴极总是与阳极（Anode ）相对应而存在的。 9.阳极：阳极（Anode ）是电化学反应的一个术语，阳极总是与阴极（Cathode)相对应 而存在的。发生氧化作用的极称为阳极（Anode），在原电池中，阳极是负极，电子由负极流向正极，电流由正极流向负极；在电解池中阳极与正极相连，在阳极上发生氧化反应的是溶液中的阴离子。与阴极（cathode ）相对应。 阳极是电镀制程中供应镀层金属的来源，并也当成通电用的正极。一般阳极分为可溶性阳极及不可溶的阳极。 10.孤立电极： 11.均相电极： 12.复相电极： 13.化学位：对于一个多组分的物系，吉氏函数可用温度、压力和组成物系各组分的物质的 量来描述。即：G=f（T，P，n1,n2…nk）当物系发生一个极端小的变经时，吉氏函数的变化为： dG=( )P,n j dT( )T,n jdP+( )T,p,n j≠1·dn1+( )T,p,n j≠2 dn2+…+( ) T,p,n j≠k dnk 定义μi=( ) T,p,n j≠i μi就是物系中组分i的化学位。它的物理意义是：在恒温恒压下当1mol 组分i加到一个无限大量的物系中，对该物系总吉氏函数的贡献。
高中化学：金属的电化学腐蚀知识点总结 （1）金属腐蚀内容： （2）金属腐蚀的本质：都是金属原子失去电子而被氧化的过程 （3）金属腐蚀的分类： 化学腐蚀—金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀 电化学腐蚀—不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应。比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。 化学腐蚀与电化腐蚀的比较 （4）、电化学腐蚀的分类： 析氢腐蚀——腐蚀过程中不断有氢气放出 ①条件：潮湿空气中形成的水膜,酸性较强（水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体） ②电极反应： 负极: Fe – 2e-= Fe2+ 正极: 2H++ 2e- = H2 ↑ 总式：Fe + 2H+= Fe2+ + H2 ↑ 吸氧腐蚀——反应过程吸收氧气 ①条件：中性或弱酸性溶液 ②电极反应：负极: 2Fe – 4e-= 2Fe2+ 正极: O2+4e-+2H2O = 4OH-
总式：2Fe + O2+2H2O =2 Fe(OH)2 离子方程式：Fe2++ 2OH- = Fe(OH)2 生成的Fe(OH)2被空气中的O2氧化，生成Fe(OH)3，Fe(OH)2+ O2+ 2H2O == 4Fe(OH)3 Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·x H2O（铁锈主要成分） 规律总结： 金属腐蚀快慢的规律：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下： 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀 防腐措施由好到坏的顺序如下： 外接电源的阴极保护法＞牺牲负极的正极保护法＞有一般防腐条件的腐蚀＞无防腐条件的腐蚀 二、金属的电化学防护 1、利用原电池原理进行金属的电化学防护 （1）、牺牲阳极的阴极保护法 原理：原电池反应中，负极被腐蚀，正极不变化应用：在被保护的钢铁设备上装上若干锌块，腐蚀锌块保护钢铁设备负极：锌块被腐蚀；正极：钢铁设备被保护（2）、外加电流的阴极保护法 原理：通电，使钢铁设备上积累大量电子，使金属原电池反应产生的电流不能输送，从而防止金属被腐蚀 应用：把被保护的钢铁设备作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，均存在于电解质溶液中，接上外加直流电源。通电后电子大量在钢铁设备上积累，抑制了钢铁失去电子的反应。 2、改变金属结构：把金属制成防腐的合金 3、把金属与腐蚀性试剂隔开：电镀、油漆、涂油脂、表面钝化等。
电化学腐蚀 电化学腐蚀是指在电化学条件下金属与溶液或电解质的相互作用过程中，金属表面发生电化学反应而造成金属腐蚀的现象。这种腐蚀方式与其他类型的腐蚀不同，它是在外电势的作用下发生的，可以通过改变外电势或电化学环境来控制和减缓腐蚀过程。下面将介绍电化学腐蚀的机理和预防措施。 电化学腐蚀的机理主要涉及两个方面：阳极溶解和阴极反应。阳极溶解是指金属离子在阳极处释放，形成金属离子和电子的电子传递过程。阴极反应则是指电子在阴极处与溶液中的还原剂发生反应，还原成原子或形成气体。导致腐蚀的外电流是由阳极溶解和阴极反应共同产生的。 在实际应用中，许多因素会影响电化学腐蚀的发生和发展。首先是金属的材质和结构。不同的金属在特定电化学条件下具有不同的腐蚀倾向，称为腐蚀电位。一般而言，腐蚀电位较低的金属更容易发生电化学腐蚀。此外，金属的晶体结构、表面形貌和化学成分也会对腐蚀产生影响。 其次，电化学环境对电化学腐蚀的影响也非常重要。温度、pH值、溶液中的物质浓度和氧气浓度等因素都会对腐蚀速率和腐蚀类型产生显著影响。例如，高温、酸性环境、高浓度的盐溶液和富含氧气的环境往往加速金属的腐蚀过程。 了解电化学腐蚀的机理和影响因素有助于我们制定预防和控制措施。以下是一些常见的预防措施： 1. 选择抗腐蚀性能好的金属材料，特别是在恶劣环境下使用的设备和结构中。
2. 使用防腐蚀涂层，如涂料、陶瓷和聚合物涂层等，以隔离金属表面与环境接触，减缓腐蚀速率。 3. 控制电化学环境，例如通过控制pH值、温度和溶液浓度等因素，降低金属腐蚀的风险。 4. 采用阴极保护技术，如电流阴极保护和牺牲阳极保护，以降低金属腐蚀的电流密度。 5. 定期检测和维护金属表面的状态，及时修复和更换受腐蚀的部件，以延长设备和结构的使用寿命。 综上所述，电化学腐蚀是金属与溶液或电解质相互作用下发生的一种腐蚀现象。了解其机理和影响因素，以及采取适当的预防措施，可以有效地控制和减缓金属腐蚀，提高设备和结构的使用寿命和安全性。
腐蚀电化学 腐蚀电化学是电化学中最重要的一个分支，它主要研究电解质或者金属在电位差存在时，会发生的电化学腐蚀反应。在腐蚀电化学中，电位差的大小是决定是否进行腐蚀反应的关键因素，所以如何控制电位差以减少金属的腐蚀是相关研究的关注点之一。 腐蚀电化学的基础是氧化和还原反应以及电解质的电压差，氧化和还原反应是一种依据电荷的平衡，电子的迁移和氧化反应来进行元素之间物质交换的反应。而电压差是指电极反应中，电解质会转移电荷，从而产生电位差，从而使金属发生腐蚀反应，腐蚀电化学也就建立在这种电位差的基础上。 腐蚀电化学反应一般可以分为四种：正极腐蚀、负极腐蚀、在液态中的腐蚀和在固体中的腐蚀。正极腐蚀是指在正极上发生的电解质的氧化，从而使金属表面发生腐蚀；负极腐蚀是指在负极上发生的电解质的还原，从而使金属表面发生腐蚀；在液态中的腐蚀是指在液态中，金属表面发生电解反应，从而使金属表面发生腐蚀；在固体中的腐蚀是指在固体表面，金属与溶液之间存在电位差，从而使金属表面发生腐蚀。 腐蚀电化学的研究不仅有助于更好的改善我们的产品的质量，而且还有助于减少金属的腐蚀，从而减少环境污染，保护环境。研究者通过控制电压差来阻止金属的腐蚀，这是一种有效的方法，这样不但能减少金属的腐蚀，同时也可以减少环境污染。例如，可以采用化学法，如降低氯化钠浓度来控制电极反应，也可以采用物理法，如改善
流体结构或改变表面微结构等来减少金属的腐蚀。 此外，还可以采取一些保护措施来降低金属表面发生腐蚀的几率。常用的保护措施有：采用耐腐蚀膜油以及各种金属表面覆盖层，以减少金属表面的腐蚀；采用电极保护剂进行表面涂层，以防止金属表面的腐蚀；采用电极抗腐蚀剂进行表面涂层，以阻止金属表面的腐蚀，以及运用环境控制措施，如液体的护理、温度和湿度的控制等，来减少金属表面的腐蚀。 腐蚀电化学是电化学界最重要的一个分支，它为我们提供了更好的质量和环境保护。只要我们通过对腐蚀电化学的研究，充分利用各种电极反应及保护措施，可以有效的改善金属的腐蚀情况，减少环境污染，保护环境。 总之，腐蚀电化学研究对改善我们的产品质量、减少金属腐蚀及环境污染都有重大作用，腐蚀电化学仍有待进一步深入研究，来探索出更多的腐蚀防护措施，以保护我们的环境。