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第二章金属的电化学腐蚀通常规定凡是进行氧化反应的电极称为阳极；进行还原反应的电极就叫做阴极。
由此表明，作为一个腐蚀电池，它必需包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四个不可分割的部分。
而腐蚀原电池的工作历程主要由下列三个基本过程组成：1、阳极过程：金属溶解，以离子的形式进入溶液，并把当量的电子留在金属上；2、阴极过程：从阳极过来的电子被电解质溶液中能够吸收电子的氧化性物质所接受；3、电流的流动：金属部分：电子由阳极流向阴极；溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移。
4、腐蚀电池的类型可以把腐蚀电池分为两大类：宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池一、宏观腐蚀电池1）、异金属接触电池2）、浓差电池3）、温差电池二、微观腐蚀电池在金属表面上由于存在许多极微小的电极而形成的电池称为微电池。
微电池是因金属表面的电化学的不均匀性所引起的1、金属化学成分的不均匀性2、组织结构的不均匀性3、物理状态的不均匀性4、金属表面膜的不完整性当参与电极反应的各组分活度(或分压)都等于1，温度规定为25 C，这种状态称为标准状态，此时，平衡电位Ee等于E0，故E0称为标准电位。
由于通过电流而引起原电池两极间电位差减小并因而引起电池工作电流强度降低的现象，称为原电池的极化作用。
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。
消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程称为去极化作用或去极化过程根据控制步骤的不同，可将极化分为两类：电化学极化和浓度极化极化分类：电化学极化：电子转移步骤最慢为控制步骤所导致浓度极化：电子转移步骤快，而反应物从溶液相中向电极表面运动成产物自由电极表面向溶液相内部运动的液相传质成为控制步骤电阻极化：电流通过电解质溶液和电极表面的某种类型膜而产生的欧姆降。
产生阳极极化的原因：1、阳极的电化学极化2、阳极的浓度极化3、阳极的电阻极化。
析氢腐蚀以氢离子作为去极化剂的腐蚀过程，称为氢离子去极化腐蚀吸氧腐蚀以氧作为去极化剂的腐蚀过程，称为氧去极化腐蚀氢去极化腐蚀的特征1、阴极反应的浓度极化小,一般可以忽略。
金属材料的电化学腐蚀行为与防护引言：金属材料是广泛应用于工业和日常生活中的重要材料之一。
然而，金属材料在使用过程中往往会受到电化学腐蚀的影响，而腐蚀会导致金属材料性能下降、损坏甚至失效。
因此，了解金属材料的电化学腐蚀行为及其防护对于延长材料寿命、提高使用性能具有重要意义。
一、电化学腐蚀行为1. 腐蚀机理金属腐蚀主要是通过电化学反应进行的。
在电化学腐蚀中，金属表面发生氧化和还原反应，形成电荷传递过程，导致金属离子溶解和产生腐蚀产物。
2. 影响因素电化学腐蚀行为受多种因素影响，包括金属材料的组成、结构、表面状态、溶液环境等。
其中，溶液环境的酸碱度、温度、溶解氧含量等因素对金属腐蚀具有重要影响。
3. 腐蚀类型金属腐蚀可分为多种类型，包括常见的均匀腐蚀、局部腐蚀和应力腐蚀等。
均匀腐蚀是指金属表面均匀溶解，而局部腐蚀则是指局部区域发生腐蚀。
应力腐蚀是指金属在受到应力作用下发生腐蚀。
二、电化学腐蚀防护方法1. 材料选择选择耐腐蚀性能好的金属材料是防护的首要措施。
不同金属的耐腐蚀性能不同，可以通过选择具有更好耐腐蚀性能的金属或合金来减轻腐蚀问题。
2. 表面处理通过表面处理来改变金属表面的状态，形成保护层来防止腐蚀的产生。
常见的表面处理方法包括电镀、喷涂、阳极氧化等。
3. 缓蚀剂缓蚀剂是一种能够与金属表面形成保护膜的物质，可以减缓金属腐蚀速率的发展。
常见的缓蚀剂包括钝化剂、缓蚀剂添加剂等。
4. 阴极保护阴极保护是通过将金属材料变为阴极，从而减少其腐蚀速度。
常见的阴极保护方法有外加电流阴极保护和阳极保护。
5. 涂层保护将金属表面涂覆一层抗腐蚀的涂层，形成保护层来防止金属腐蚀。
常见的涂层材料包括有机涂层、无机涂层等。
三、电化学腐蚀行为与防护应用举例1. 钢铁的电化学腐蚀行为与防护钢铁作为常见的金属材料，其电化学腐蚀问题尤为突出。
可以通过合金化、阴极保护等方式来减缓钢铁腐蚀速率。
2. 铜及其合金的电化学腐蚀行为与防护铜及其合金在湿润环境中易受电化学腐蚀。
金属材料的电化学腐蚀与防护
一、实验目的
1.了解金属电化学腐蚀的基本原理。
2.了解防止金属腐蚀的基本原理和常用方法。
二、实验原理
1．金属的电化学腐蚀类型
(1)微电池腐蚀
①差异充气腐蚀
同一种金属在中性条件下，如果不同部位溶解氧气浓度不同，则氧气浓度较小的部位作为腐蚀电池的阳极，金属失去电子受到腐蚀；而氧气浓度较大的部位作为阴极，氧气得电子生成氢氧根离子。
如果也有K3[Fe(CN)6]和酚酞存在，则阳极金属亚铁离子进一步与K3[Fe(CN)6]反应，生成蓝色的Fe3[Fe(CN)6]2沉淀；在阴极，由于氢氧根离子的不断生成使得酚酞变红（亦属于吸氧腐蚀）。
两极反应式如下：
阳极(氧气浓度小的部位)反应式：
Fe = Fe2＋＋2e－
3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀)
阴极(氧气浓度大的部位)反应式：
O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－
②析氢腐蚀
金属铁浸在含有K3[Fe(CN)6]2的盐酸溶液中，铁作为阳极失去电子，受腐蚀，杂质作为阴极，在其表面H＋得电子被还原析出氢气。
两极反应式为：
阳极：Fe = Fe2＋＋2e－
阴极：2H＋+2e－= H2↑
在其中加入K3[Fe(CN)6]，则阳极附近的Fe2＋进一步反应：
3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀)
（2）宏电池腐蚀
①金属铁和铜直接接触，置于含有NaCl、K3[Fe(CN)6]、酚酞的混合溶液里，由于ϕO(Fe2＋/Fe)< ϕO（Cu2＋/Cu），两者构成了宏电池，铁作为阳极，失去电子受到腐蚀（属于吸氧腐蚀）。
两极的电极反应式分别如下：
阳极反应式：
Fe = Fe2＋＋2e－
3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀)
阴极(铜表面)反应式：
O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－
在阴极由于有OH－生成，使c(OH－)增大，所以酚酞变红。
②金属铁和锌直接接触，环境同上，则由于ϕO(Zn2＋/Zn)< ϕO(Fe2＋/Fe)，锌作为
阳极受到腐蚀，而铁作为阴极，铁表面的氧气得电子后不断生成氢氧根离子，导致酚酞
变红（属于吸氧腐蚀）。
两极的电极反应式分别如下：
阳极反应式：
Zn = Zn2＋＋2e－
3Zn2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Zn3[Fe(CN)6]2 (黄色沉淀)
阴极（铁表面）反应式：
O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－
2．金属腐蚀的防护
防止金属腐蚀的方法很多。
如研制耐腐蚀的金属材料、金属表面涂覆保护层及阴极保护法等方法。
金属表面涂覆保护层的常用方法有油漆、电镀、喷镀、表面钝化处理，缓蚀剂法等。
（1）有机缓蚀剂作用机理
在金属刚开始溶解时，金属表面带有的负电荷能吸附缓蚀剂的离子或分子，形
成难溶且腐蚀介质很难穿透的保护膜。
在酸性介质中，一般是含有N、S、O的
有机化合物。
常用的缓蚀剂有乌洛托品、若丁等。
（2）无机缓蚀剂作用机理
在中性或碱性介质中可以采用无机缓蚀剂，如铬酸盐、重铬酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐等。
主要是在金属的表面形成的氧化膜或沉淀物能够隔绝周围介质侵
蚀，起到保护的作用。
例如金属表面的磷化，就是用磷酸盐在金属表面生成一层磷化膜的保护层。
其有关反应式如下：
Fe ＋2H+ = Fe2＋＋H2（↑）
Fe2＋＋HPO42－= FeHPO4（暗灰色膜?）
3Zn2＋＋2PO43－= Zn3(PO4)2（白色?）
（3）3％的CuSO4检验液检验原理
磷化后的铁钉表面：Fe2＋＋HPO42－= FeHPO4（暗灰色膜?）
Cu2＋＋HPO42－= CuHPO4（暗黑色?）
没有磷化后的铁钉表面：Fe ＋Cu2＋= Fe2＋＋Cu（棕红色?）
三、实验用品
仪器：0mL小烧杯，小试管（3支），10mL小量筒（1只）铁片，铜丝，锌丝，滤纸片（若干），塑料镊子，洗瓶，细砂纸（约3×3cm2）。
药品：NaCl（mo1·L－1），K3[Fe(CN)6]（mo1·L－1），乌洛托品(CH2)6N4（20％），CuSO4（mo1·L－1），HCl（mo1·L－1、6 mo1·L－1，浓），酚酞（％），洗洁精，检验液（3％的CuSO4），磷化液（配方：H3PO4（85％）：45g·L－1，ZnO：28 g·L－1，Zn(NO3)2：28 g·L－1，NaF：2 g·L－1 ，HNO3（浓）：29 g·L－1）。
四、实验内容
1．金属的电化学腐蚀
（1）准备铁钉和混合溶液
①铁钉表面除锈：取8枚小铁钉浸在浓盐酸中，除锈约1～2分钟后用塑料镊子取出，以自来水淋洗后放在洁净的小烧杯中，再以去离子水浸泡备用。
②配制含有少量酚酞的混合溶液：取1支试管，加入6mL mo1·L-1的NaCl溶液（增加导电性），加入4滴mo1·L-1K3[Fe(CN)6]溶液，再加入3滴酚酞溶液，混合均匀备用。
（2）微电池腐蚀
①差异充气腐蚀
用细砂纸把一块铁片表面磨光，洗净铁锈并吸干水分，在其中心处滴上2滴含有少量酚酞的混合溶液，形成直径约为2cm的圆斑，放置10 min后观察现象，并用两极反应式解释之。
②析氢腐蚀
取1支洁净的小试管，加入3mL的mo1·L-1HCl溶液，将一枚除锈铁钉放入其中，观察现象。
(3)宏电池的腐蚀
取2支洁净的小试管，各加入3mL含有少量酚酞的混合溶液。
取2枚除过锈的小铁钉，经自来水冲洗，用滤纸吸干，分别在其中部紧密地缠上一段干净的锌丝和铜丝。
然后再分别放在上述2支试管的溶液中，静置数分钟（不要晃动），观察现象并用两极反应式解释之。
2．金属腐蚀的防护
（1）有机缓蚀剂的作用
取2支试管，各加入mo1·L-1HCl溶液，在某一试管中加入5滴20％的乌洛托品，在另1支试管中加入5滴水，将2枚清洁无锈的铁钉分别放入其中。
反应片刻后，分别在2支试管中各加入1滴mo1·L-1 K3[Fe(CN)6]溶液，观察和比较出现的现象，并用两极反应式解释之。
（2）无机缓蚀剂的作用（金属表面的磷化）
准备2支洁净试管和2枚已用浓HCl溶液除过锈的并用水清洗干净的铁钉。
将其中1根铁钉放入试管，另1根铁钉完全浸入磷化液磷化，约5～10min后用镊子取出，用去离子水淋洗后将其放入空的洁净试管中，观察磷化膜。
（3）检验质量
向上述2支装有铁钉的试管中，分别加入3％的CuSO4检验液3mL，静置2-3min后，观察现象并用反应式解释之。
五、注意事项
1. 铁钉一定要事先算好需要几个，然后集中除锈。
2. 需要静置数分钟的实验，千万不要晃动试管，以免现象观察不明显。
3. 用锌丝缠铁钉时要慢缓慢用劲缠紧，防止锌丝折断；不要缠满铁钉，只要铁钉有一段被缠上就可观察到现象。
4.铁片，铜丝，锌丝，铁钉等用后洗净回收至原处。
所有试剂用后放回原处。
5．实验中一定要仔细观察现象有无变化，记录现象要完整，并用学过的知识和有关反应方程式解释之。
六、实验记录
七、思考题
1.吸氧腐蚀发生的条件是什么？两极反应式分别如何？
2.析氢腐蚀的条件是什么？两极反应式分别如何？。
