当前位置：文档之家 › 材料腐蚀与防护-第四章-电化学腐蚀动力学

材料腐蚀与防护-第四章-电化学腐蚀动力学

  • 格式：ppt
  • 大小：481.50 KB
  • 文档页数：35

下载文档原格式

  / 35

合集下载

腐蚀与防护复习题(2)

腐蚀与防护复习题(2)

《金属腐蚀与防护》复习题2022.6第一章绪论.什么是金属的腐蚀？局部腐蚀主要有哪些类型？1.金属腐蚀速度的三种主要表达方式？为什么可以用阳极溶解电流来评价金属腐蚀的速度?2.化学腐蚀和电化学腐蚀的共性与差异？其次章电化学腐蚀热力学.平衡电极电位是如何定义的？在什么条件下才可能建立体系的平衡电极电位？铁放在酸性溶液中能够建立起平衡电极电位吗？平衡电极电位对金属的腐蚀的倾向和腐蚀的速度有什么影响？1.什么是非平衡电极电位？它通常是如何获得的？2.标准电极电位的定义？标准电极电位是如何获得的？3.对参比电极的最基本要求是什么？4.电化学腐蚀发生的根本条件是什么？合金中杂质或其次相的存在对金属腐蚀倾向和腐蚀速度有何影响？5.金属发生腐蚀时，外表至少会有几个电极反响？金属在无氧的自身离子中性溶液中会始终发生溶解腐蚀吗？为什么？金属在有氧的自身离子中性溶液中会始终发生溶解腐蚀吗？6. 一根装运弱酸性化学溶液的碳钢管，由于匀称腐蚀，一年要更换一次。

为了改善管子的耐腐蚀性能，提高使用寿命，对管子内外表实施了化学镀Ni-P非晶镀层的处理，可是管子在投入使用不到2个月却发生了穿孔泄漏。

请从电化学腐蚀的角度分析其可能成因。

第三章电化学腐蚀动力学.什么是电极的极化现象？极化发生的本质缘由是什么？极化对金属腐蚀的速度有什么影响？1.试解释金属的自腐蚀电位和自腐蚀电流的含义？自腐蚀电位是平衡电极电位吗？他们与金属的腐蚀速度有什么关系？金属铁板放置在3%NaCl水溶液中，稳定一段时间后，通过试验测得的开路电位是平衡电位吗？2.阳极极化有儿种类型？成因是什么？3.由图3.11,分析溶液中硫化物及金属中其次相的存在对金属腐蚀速度的影响。

4.塔菲尔方程的基本表达式〃=成立图3.11钢在非氧化酸中的腐蚀极化图5 .电化学极化（活化极化）和浓差极化的形成缘由是什么？第四章析氢腐蚀与吸氧腐蚀•依据n 产曲+6log 九,分析影响析氢过电 位的因素。

《材料腐蚀与防护》习题与思考题

《材料腐蚀与防护》习题与思考题

《材料腐蚀与防护》习题与思考题第一章绪论1．何谓腐蚀？为何提出几种不同的腐蚀定义？2．表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有何联系？3．镁在海水中的腐蚀速度为 1.45g/m2.d, 问每年腐蚀多厚？若铅以这个速度腐蚀，其ϖ深(mm/a)多大？4．已知铁在介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2，求其腐蚀速度ϖ失和ϖ深。

问铁在此介质中是否耐蚀？第二章电化学腐蚀热力学1．如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向？如何使用电极电势判断金属腐蚀的倾向？2．何谓电势-pH图？举例说明它在腐蚀研究中的用途及其局限性。

3．何谓腐蚀电池？有哪些类型？举例说明可能引起的腐蚀种类。

4．金属化学腐蚀与电化学腐蚀的基本区别是什么？5．a)计算Zn在0.3mol/LZnSO4溶液中的电解电势（相对于SHE）。

b) 将你的答案换成相对于SCE的电势值。

6．当银浸在pH=9的充空气的KCN溶液中，CN-的活度为1.0和Ag(CN)2-的活度为0.001时，银是否会发生析氢腐蚀？7．Zn浸在CuCl2溶液中将发生什么反应？当Zn2+/Cu2+的活度比是多少时此反应将停止？第三章电化学腐蚀反应动力学1．从腐蚀电池出发，分析影响电化学腐蚀速度的主要因素。

2．在活化极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？3．浓差极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？4．混合电位理论的基本假说是什么？它在哪方面补充、取代或发展了经典微电池腐蚀理论？5．何谓腐蚀极化图？举例说明其应用。

6．试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。

7．何谓腐蚀电势？试用混合电位理论说明氧化剂对腐蚀电位和腐蚀速度的影响。

8．铁电极在pH=4.0的电解液中以0.001A/cm2的电流密度阴极化到电势-0.916V（相对1mol/L甘汞电极）时的氢过电势是多少？9．Cu2+离子从0.2mol/LCuSO4溶液中沉积到Cu电极上的电势为-0.180V（相对1mol/L甘汞电极），计算该电极的极化值。

第四节金属的电化学腐蚀与防护(新授)

第四节金属的电化学腐蚀与防护(新授)
栏目 导引
第四章 电化学基础
课后达标检测
栏目 导引
第四章 电化学基础
本部分内容讲解结束
按ESC键退出全屏播放
栏目 导引
栏目 导引
第四章 电化学基础
2．改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。 3．加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表 面钝化等方法。
栏目 导引
第四章 电化学基础
1．正误判断：正确的打“√”，错误的打“×”，并阐释错 因或列举反例。
语句描述
阐释错因或列举 正误
反例
(1)轮船的船壳水线以下常装有一些
栏目 导引
第四章 电化学基础
答案：(1)Fe－2e－===Fe2＋ (2)O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (3)2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 (4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (5)2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
栏目 导引
第四章 电化学基础
题组一 金属腐蚀的理解和判断 1．下列关于金属腐蚀的说法正确的是( ) A．金属在潮湿空气中腐蚀的实质是 M＋nH2O===M(OH)n ＋n2H2↑ B．金属化学腐蚀的实质是 M－ne－===Mn＋，电子直接转移 给氧化剂 C．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D．在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀
栏目 导引
第四章 电化学基础
学习小结 1.钢铁在酸性环境中主要发生析氢腐蚀，放出氢气。 2．钢铁在中性或弱酸性环境中主要发生吸氧腐蚀，最终生成 铁锈的主要成分是 Fe2O3·xH2O。 3．钢铁吸氧腐蚀的正极发生的电极反应为 2H2O＋O2＋4e－ ===4OH－。 4.金属电化学防护的方法有牺牲阳极的阴极保护法和外加电 流的阴极保护法。 5．金属腐蚀快慢的规律 电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有 保护措施的腐蚀。

3材料腐蚀与防护-动力学

3材料腐蚀与防护-动力学
n
I Ii 0 i1
系统中，混合电位总是处于多电极反应中最高平衡电位 和最低平衡电位之间，它是各电极反应共同的非平衡电位。
第四节 电化学腐蚀动力学方程
一、 单电极反应的极化方程式
（一） 电化学极化方程式
Ox neR
电极电位的变化会改变反应的活化能，进而影响电化学 的反应速度。
电位与电极反应活化能的关系为： 对于氧化反应来说，电位变正时，金属晶格中的原子具有更 高的能量，容易离开金属表面进入溶液。因此，氧化反应活化能 下降，氧化反应速度加快。当电极电位比平衡电位高△E时，则
电极上金属溶解反应的活化能将减小nF△E。 对于还原反应则相反，将使还原反应的活化能增加nF△E。
（反应活化能：使分子发生有效碰撞所必须具备的能量。）
ROx ne
势
能
活化能
W0R → O
W0O→R
βnF•∆E
∆G=nFE
αnF•∆E
始态
终态
电位变化△E对反应活化能影响
电位与反应活化能关系：
W+ = Wo＋ - nF•E
(浓度极化)
第二节 腐蚀极化图及其应用
一、Evans极化图
-E
-E
Eea
Eea
欧姆电阻压降iR
Ecorr
E
a
Ec
Eec
Ee
c
i imax
I Icorr
Evans(1889-1962)
英国科学家Evans是 世界最著名的腐蚀专家， 大气腐蚀理论创始人， 防腐包装技术的奠基者。 从事金属保护及金属电 化学研究工作。 1923年 Evans首先提出金属的大 气腐蚀理论，并阐述了 金属腐蚀的电化学特征， 特别强调了水蒸气的影 响。

材料腐蚀与防护 第四章

材料腐蚀与防护 第四章
区域I I ： 湿度增加，金属表面液膜层厚度 也逐渐增加，水膜厚可达几十或几百个水 分子层厚，形成连续电解液层，开始了电 化学腐蚀过程。腐蚀速度急剧增加，---潮大气腐蚀。
区域I I I ： 金属表面水膜层厚度继续增加 到几十微米厚时．进人到湿大气腐蚀区。 由于氧通过水膜扩散到金属表面困难，所 以腐蚀速度有所下降。
氧化性酸的特点是阴极过程主要是氧化剂的还原过程引起金属腐蚀。 但是当氧化性酸浓度超过某一临界值时，促使钝化型金属进入钝态，而 抑制了腐蚀。
1.金属在无机酸溶液中的腐蚀 （1）硫酸
当质量分数超过50％时．随浓度增加，腐蚀急剧下 降．当质量分数超过70％时．碳钢几乎不腐蚀。这是由于钢 表面生成硫酸盐(FeSO 4)保护膜
大了表面液膜层的电导，氯离子本身有很强的侵蚀性，因
而使腐蚀变得更严重。
3
4
尘埃的腐蚀性
4.2 金属在海水中的腐蚀
海洋约占地球表面积的70％．海水是自然界中数量最大 且具有腐蚀性的天然电解质 一：海水腐蚀特点 1 盐类及导电率
海水作为腐蚀性介质，其特点是含多种盐类，盐分中 主要是NaCl。
海水平均电导率为4x10-2 S/cm，远远超过河水和雨水的 电导率。
SO2的腐蚀作用
多数研究认为，SO2的腐蚀作用机制是硫酸盐穴 自催化过 程
外层FeOOH，内层Fe(OH)2和基体表面FeSO4·nH2O的 构成； FeSO4的可溶性，使锈层保护能力下降
五：影响大气腐蚀的因素及防蚀方法 影响大气腐蚀的因素很多，如湿度、大气成分等。
1 湿度
湿度是决定大气腐蚀类型和速度的一个重要因素。
区域IV：当金属表面水膜层变得更厚， 大于1毫米时已相当于全浸在电解液中的 腐蚀情况。腐蚀速度巳基本不变。

电化学腐蚀动力学

电化学腐蚀动力学

电化学腐蚀动⼒学电化学腐蚀动⼒学20世纪40年代末50年代初发展起来的电化学动⼒学是研究⾮平衡体系的电化学⾏为及动⼒学过程的⼀门科学，它的应⽤很⼴，涉及能量转换(从化学能、光能转化为电能)、⾦属的腐蚀与防护、电解以及电镀等领域，特别在探索具有特殊性能的新能源和新材料时更突出地显⽰出它的重要性，其理论研究对腐蚀电化学的发展也起着重要作⽤。

电化学动⼒学中的⼀些理论在⾦属腐蚀与防护领域中的应⽤就构成了电化学腐蚀动⼒学的研究内容，主要研究范围包括⾦属电化学腐蚀的电极⾏为与机理、⾦属电化学腐蚀速度及其影响因素等。

例如，就化学性质⽽论，铝是⼀种⾮常活泼的⾦属，它的标准电极电位为-1．662V。

从热⼒学上分析，铝和铝合⾦在潮湿的空⽓和许多电解质溶液中，本应迅速发⽣腐蚀，但在实际服役环境中铝合⾦变得相当的稳定。

这不是热⼒学原理在⾦属腐蚀与防护领域的局限，⽽是腐蚀过程中反应的阻⼒显著增⼤，使得腐蚀速度⼤幅度下降所致，这些都是腐蚀动⼒学因素在起作⽤。

除此之外，氢去极化腐蚀、氧去极化腐蚀、⾦属的钝化及电化学保护等有关内容也都是以电化学腐蚀动⼒学的理论为基础的。

电化学腐蚀动⼒学在⾦属腐蚀与防护的研究中具有重要的意义。

第⼀节腐蚀速度与极化作⽤电化学腐蚀通常是按原电池作⽤的历程进⾏的，腐蚀着的⾦属作为电池的阳极发⽣氧化（溶解）反应，因此电化学腐蚀速度可以⽤阳极电流密度表⽰。

例如，将⾯积各为10m2的⼀块铜⽚和⼀块锌⽚分别浸在盛有3%的氯化钠溶液的同⼀容器中，外电路⽤导线连接上电流表和电键，这样就构成⼀个腐蚀电池，如2-1。

图2-1 腐蚀电池及其电流变化⽰意图查表得知铜和锌在该溶液中的开路电位分别为+0.05伏和-0.83伏，并测得外电路电阻R 外=110欧姆，内电路电阻R 内=90欧姆。

让我们观察⼀下该腐蚀电池接通后其放电流随时间变化的情况。

外电路接通前，外电阻相当于⽆穷⼤，电流为零。

在外电路接通的瞬间，观察到⼀个很⼤的起始电流，根据欧姆定律其数值为o o 3k a -0.05(0.83)= 4.41011090I R ??---==?+始安培式中o k ?-——阴极（铜）的开路电位，伏；o a ?——阳极（锌）的开路电位，伏；R ——电池系统的总电阻，欧姆在达到最⼤值I 始后，电流⼜很快减⼩，经过数分钟后减⼩到⼀个稳定的电流值I 稳=1.5×10-4 安培，⽐I 始⼩约30倍。

(完整版)修订版材料腐蚀与防护(修订版)

第一章绪论重点1. 金属的腐蚀:：金属腐蚀后失去其金属特性，往往变成更稳定的化合物。

金属腐蚀是普遍存在的一种自然规律，是不可避免的自然现象。

2. 均匀腐蚀速度的评定重量法g/(m2•h)深度法mm/ a容量法电流密度法目录P9 腐蚀的定义P10-11 腐蚀的过程及特点P13 腐蚀的危害P18-20 腐蚀的防护方法：隔离控制、热力学控制、动力学控制P29-30 按腐蚀机理分类：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀P31-38 按腐蚀形态分类：全面腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀P39 按材料类型分类：金属材料、非金属材料P41 腐蚀速度的评定P42-49 均匀腐蚀的评定：重量法、深度法、容量法、电流密度表征法第二章金属腐蚀电化学理论基础重点1. 电极系统：一个有电子导体相和离子导体相组成的，有电荷通过相界面在两个相之间转移的系统。

2. 电极反应：在电极系统中伴随着两个非同类导体之间的电荷转移而在两相界面上发生的化学反应。

3. 阳极反应：从还原体的体系向氧化体的体系转化（失电子）阴极反应：从氧化体的体系向还原体的体系转化（得电子）4. 绝对电极电位：金属电极板浸入其盐溶液中，电子导体相（金属）与离子导体相之间的内电位差称为电极系统的绝对电极电位，用Φ表示。

相对电极电位：研究电极与参比电极组成的原电池电动势称为该电极的相对（电极）电位，用E表示。

5. 双电层结构：金属极板表面上带有过剩负电荷；溶液中等量正电荷的金属离子受负电荷吸引，较多地集中在金属极板附近，形成所谓双电层结构。

6. 原电池与腐蚀电池的区别：原电池将化学能转化为电能，对外界做实际有用功，都十点吃由化学能转换为热能，做的实际有用功为0，，即腐蚀电池只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。

7. 化学位，单位摩尔数的物质M加入到相P所引起的吉布斯自由能的变量电化学位：将单位摩尔的正离子Mn+移入相P时，引起的吉布斯自由能变化8. 平衡绝对电极电位的计算9. 相对电极电位和电动势10. 标准电位E⦵：电极反应的各组分活度(或分压)都为1，温度为25o C时，压力为1 atm 时的平衡电位Ee等于E⦵，E⦵称为标准电位。

材料腐蚀与防护-第四章-电化学腐蚀动力学


• 分类：表观极化曲线和理想极化曲线。 • *理想极化曲线----以单电极反应的平衡电位作为起始 电位的极化曲线。 • *表观极化曲线或实测极化曲线---- 由实验测得的腐蚀 电位与外加电流之间关系曲线。 • • 注意：表观极化曲线的起始电位只能是腐蚀电位而不 是平衡电极电位。
在金属腐蚀与防护研究中，测定金属电极表观极化曲线是 常用的一种研究方法。
第一节 第二节 第三节 第四节
本章主要内容 极化现象 极化 去极化 腐蚀极化图
第一节 极化
• 问题：因为具有很大腐蚀倾向的金属不一定必然对应着高 的腐蚀速度。 如：Al的平衡电极电位很负，从热力学上看它的腐蚀倾向很 大，但在某些介质中铝却比一些腐蚀倾向小的金属更耐蚀 。 • 因此，认识电化学腐蚀动力学规律及其影响，在工程上具 有更现实的意义。
2.2 去极化的方法： • 在溶液中增加去极剂（H+、O2-等）的浓度、升温、搅拌 以及其他降低活化过电压的措施，都将增强阴极去极化作 用； • 在溶液中加入络合物或者沉淀剂，它们会与金属离子形成 难溶的络合物或沉淀物，不仅可以使金属表面附近溶液中 的金属离子浓度降低，并能一定程度地减弱阳极极化作用 。 • 在溶液中升温、搅拌等均会加快金属离子进入溶液的速度 ，从而减弱阳极极化作用。 • 如果在溶液中加入某些活性阴离子，就有可能使已经钝化 的金属重新处于活化状态。
2）确定金属的腐蚀速度 • 利用极化曲线外延法求自腐蚀电流Icorr ，一种电化学技术 确定金属腐蚀速度的方法之一。
3.3 腐蚀速度计算及耐蚀评价
• 1）腐蚀速度计算 • 用腐蚀电池的腐蚀电流表征 • 电化学腐蚀过程严格遵守电当量关系。即一个一价的金属 离子在阳极区进入溶液，必定有一个一价的阴离子在阴极 获得一个电子；一个二价的金属的金属离子在阳极区进入 溶液，也必然有一个二价或两个一价的阴离子或中性分子 在阴极取走两个电子，如此类推。 • 金属溶解的数量与电量的关系遵循法拉第定律，即电极上 溶解（或析出）1mol的物质所需的电量为96500c,因此， 已知腐蚀电流或电流密度就能计算出所溶解（或析出）物 质的数量。

材料腐蚀与防护第四章金属在各种环境中的腐蚀

23
2.大气腐蚀机理 大气腐蚀特点：金属表面处于薄层电解液下的腐蚀过程，符合
电化学腐蚀的一般规律。 （1）大气腐蚀的电化学过程 当金属表面形成连续的电解液薄层时，大气腐蚀的阴极过程主要 是氧去极化。
阴极过程：
阳极过程：
在薄的液膜下，大气腐蚀的阳极过程受到阻滞，因为氧更容 易到达金属表面，生成氧化膜或氧的吸附膜，使阳极处于钝态。
引起材料的破损称为大气腐蚀。 大气腐蚀是常见的一种腐蚀现象。据统计由于大气腐蚀而
损失的金属约占总的腐蚀量的50％以上，因在大气中使用的钢材 量一般超过其生产总量的60％。例如，钢梁、钢轨、各种机械设 备、车辆等都是在大气环境下使用。因此了解和研究大气腐蚀是 非常必要的。 1.大气腐蚀的分类
大气的主要成分不变，只有水分含量随地域、季节、时间 等条件而变化。根据金属表面潮湿度的不同，把大气腐蚀分为三 类：
29
图4-2 抛光钢在不同大气环境中腐 蚀与相对湿度的关系
A-纯净空气 B-有（NH4）SO4颗粒，无SO2
C-仅0.01﹪SO2，没有颗粒 D-（NH4）SO4颗粒+0.01﹪SO2
E-烟粒+0.01﹪SO2
3)被硫酸铵和煤烟粒子污 染的空气加速金属腐蚀。
可见：在污染大气中，低于 临界湿度时，金属表面无水膜， 化学作用引起腐蚀，腐蚀速度很 小；高于临界湿度时，由于水膜 的形成，发生了电化学腐蚀，腐 蚀速度急剧增加。
图4-2 抛光钢在不同大气环境中腐蚀与相对湿 度的关系
A-纯净空气 B-有（NH4）SO4颗粒，无SO2
C-仅0.01﹪SO2，没有颗粒 D-（NH4）SO4颗粒+0.01﹪SO2
E-烟粒+0.01﹪SO2
2)在污染的空气中，空气的 相对湿度低于70％时，即使是长 期暴露，腐蚀速度也是很慢的。 但有SO2存在时，当相对湿度略 高于70％时，腐蚀速度急剧增加。

金属的电化学腐蚀与防护教案示范三篇

金属的电化学腐蚀与防护教案示范三篇金属的电化学腐蚀与防护教案1教材分析：本节课程是高中化学的第四章第四节，着重介绍了金属的电化学腐蚀和防护的基础概念、原理和方法。

教材主要内容包括金属腐蚀的原因、腐蚀过程和类型，腐蚀的防护措施，以及防护材料的种类和应用。

教学目标：1. 理解金属腐蚀的原理和分类，知道何种因素引起腐蚀。

2. 了解金属腐蚀的过程，掌握腐蚀程度的判断方法。

3. 掌握金属的防腐方法，包括阳极保护、阴极保护、涂层保护等。

4. 了解防腐材料的种类和特点，学会正确使用防腐涂料。

5. 培养学生创新思维和探究精神，鼓励学生从职业方向出发，对未来进行规划和预测。

教学重点：1. 腐蚀的种类和原理；2. 防腐的措施和方法；3. 金属腐蚀评价和防腐涂料选用的标准。

教学难点：1. 腐蚀的电化学原理，包括阳极、阴极和电解质的反应过程。

2. 不同金属在不同环境下腐蚀的机理及防止腐蚀的方法；3. 防腐涂料的选用，涂层的厚度和附着力的衡量方法。

学情分析：本节课程是高中化学中的选修内容，通常在年级较高，化学基础知识相对扎实的学生中教授。

学生应该已经在前面的章节中学习了电化学的基础知识，如电极反应等，有一定的认知基础。

但对于电解质的种类、腐蚀机制等知识掌握不深刻。

部分学生可能没有接触过防腐涂料及防腐涂料的应用，在实验操作上可能需要师生合作互动。

教学策略：1. 采用启发式教学法，引导学生通过实验和讨论理解腐蚀的机理和防护原理。

2. 通过引导学生进行实际问题分析，提高学生独立思考和判断能力。

3. 通过研究具体的防腐实践案例，引导学生理解和掌握防腐的科学方法和实用技术。

4. 通过实验和模拟仿真，激发学生的探索精神和创新意识。

5. 课后安排相关的实验练习以及习题训练，巩固学生所学知识和应用能力。

教学方法：1. 课堂讲授结合视听、图像等多媒体资源，生动直观展示相应的实验现象及防腐涂料的应用例子等；2. 小组讨论及实验操作，寻找金属腐蚀的规律；3. 仿真实验、实物展示等多种方式交替使用，提高学生的学习兴趣和深度；4. 队伍合作、个人发现等多元化学习方式，培养学生的能力和探究意识。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

2）产生阴极极化原因： (1)阴极活化极化。 阴极过程是接收电子过程 ，当由阳极迁移来的电子过 多．由于某种原因阴极接受电子的物质与电子结合的速度 进行得很慢．使阴极积累了剩余电子，电子密度增高，结 果使阴极电位向负方向移动，产生阴极极化。这种由于阴 极过程或电化学过程进行的缓慢引起的极化称作阴极活化 极化或电化学极化． (2)阴极浓差极化。 阴极附近参与反应的物质或反应产物扩散较慢引起阴极过 程受阻，造成阴极电子堆积，使阴极电位向负方向移 动．由此引起的极化为浓差极化。 因此，极化的根本原因： 阴（阳）极的电极反应与电子或 离子迁移速度存在差异引起的。
• 注意：实际中，由于系统总有欧姆电阻存在，阴阳极化曲 线不能相交，只是接近于B点而已。
• 说明：对于单一的一种金属，由于金属表面的电化学不均 一性，存在很多微阴极和微阳极，在电解质溶液中金属表 面将同时进行着至少两个共轭的电极反应。因单一金属并 未与外系统形成回路，所以无电流流出或流入，金属上总 的阳极反应速度=总的阴极反应速度，即阳极释放的电子 刚好被阴极反应所消耗。当达到稳定状态时，金属上的阴 极和阳极将彼此相互极化至同一电位—腐蚀电位，或者自 腐蚀电位。 • 这个电位既不是阳极的平衡电位，也不是阴极的平衡电位 ，而是处于两者之间，故又称为混合电位。
(2)浓差极化。 当进入到溶液中的金属离子向远离阳极表面的 溶液扩散得缓慢时，会使阳极附近的金属离子浓度 增加，阻碍金属继续溶解．必然使阳极电位住正方 向移动，产生阳极极化，这种极化称为浓差极化。 (3)电阻极化。 在阳极过程中，由于某种机制在金属表面上形 成了钝化膜，阳极过程受到了阻碍，使得金属的溶 解速度显著降低，此时阳极电位剧烈地向正的方向 移动，由此引起的极化称为电阻极化。（电阻极化 是发生在阳极过程中的一种特殊的极化行为）
2）耐蚀性的评定 • 金属的耐蚀性也称化学稳定性。是指金属抵抗腐蚀介质作 用的能力，对于全面均匀腐蚀，耐蚀性以腐蚀速度评定。 • 腐蚀速度的表示方法有： （1）重量法 以腐蚀前后金属质量的变化来表示，分为失 重法和增重法。 （2）容量法 （3）压力法
• 除了以上两种最常用的腐蚀速度表示方法外，有时还采用容 量法以及腐蚀前后机械性能（如强度极限变化率，或电阻变 化率）等表示腐蚀速度。 • 对受均匀腐蚀的金属，常以年腐蚀深度来评定耐腐蚀性的等 级。对于一些要求严格的场合往往采用十级标准评定，但工 程上一般分为三级或四级就足够了。
1.5 极化曲线 定义：表示电极电位和电流之间关系的曲线。 极化曲线的形状能够清楚地判断电极材料的极化特性。 极化曲线的斜率叫极化率。
极化率低的曲线趋于平坦，它表示电 极电位随极化电流的变化很小，即材 料极化性能弱，电极反应容易进行；
反之，极化率高，极化曲线越陡，表 明电极材料极化性能强，电极反应进 行阻力大。
1.1 极化现象
• 将Cu和Fe浸入电解液内构成一个宏观腐 蚀电池。当电池回路未接通时，阳极的 开路电位为EA0，阴极的开路电位为Ek0 ，腐蚀系统的电阻为R（包括外线路和 溶液的电阻），根据欧姆定律，有：
• 实验发现：仅仅在电池回路刚接通时的 瞬间的电流表的指示出相当大的I0值， 之后电流迅速下降，逐渐稳定到I值，I ≤ I 0。
第一节 第二节 第三节 第四节
本章主要内容 极化现象 极化 去极化 腐蚀极化图
第一节 极化
• 问题：因为具有很大腐蚀倾向的金属不一定必然对应着高 的腐蚀速度。 如：Al的平衡电极电位很负，从热力学上看它的腐蚀倾向很 大，但在某些介质中铝却比一些腐蚀倾向小的金属更耐蚀 。 • 因此，认识电化学腐蚀动力学规律及其影响，在工程上具 有更现液中增加去极剂（H+、O2-等）的浓度、升温、搅拌 以及其他降低活化过电压的措施，都将增强阴极去极化作 用； • 在溶液中加入络合物或者沉淀剂，它们会与金属离子形成 难溶的络合物或沉淀物，不仅可以使金属表面附近溶液中 的金属离子浓度降低，并能一定程度地减弱阳极极化作用 。 • 在溶液中升温、搅拌等均会加快金属离子进入溶液的速度 ，从而减弱阳极极化作用。 • 如果在溶液中加入某些活性阴离子，就有可能使已经钝化 的金属重新处于活化状态。
第三、四章思考题
1. 名词解释： 腐蚀原电池、浓差电池、电极、平衡电极电位、稳态电极电位、非平衡极电 位、自腐蚀电位、极化、析氢过电位、阳极极化、阴极极化、浓差极化、活化极 化、电阻极化、去极化 2.什么是腐蚀极化图和Evans极化图?如何测得?腐蚀极化图在研究电化学腐蚀中有 何应用？ 3. 简述金属在极化过程中腐蚀速度减慢的原因。
适用范围： 桓电流法使用仪器较为简单，也易于控制，主要用于一些 不受扩散控制的电极过程，或电极表面状态不发生很大变化 的电化学反应。但当电流和电位间呈多值函数关系时，则测 不出活化向钝化转变的过程。 恒电位法适用范围较宽，不仅适合电流和电位的单值函数 关系，也适用多值函数关系。采用桓电位法能真实地反映电 极过程，测出完整的极化曲线。
电极极化的I-t曲 线示意图
的变化值，称作过电位。 通常用希腊字母η表示：
可知：电极极化(无论阳极极化还是 阴极极化)程度与电流密度有关。
腐蚀电池接通电路前后电位-时间变化示意图
1.3 电极极化的原因
1）产生阳极极化原因：
(1)活化极化。阳极过程是金属离子从基体转移到溶液中并形 成水化离子的过程。 当金属离子进入到溶液里的速度小于电子从阳极迁移到 阴极的速度，则阳极上就会有过多的带正电荷金属离子的积 累，由此引起电极双电层上的负电荷减少，于是阳极电位就 向正方向移动，产生阳极极化。这种极化称为活化极化或电 化学极化。
• 从控制腐蚀的角度，总是希望如何增强极化作用以降低腐 蚀速度； • 对电解过程、腐蚀加工等，为了减少能耗，常常需要增强 去极化作用。
• 对用作牺牲阳极保护的材料，往往要求极化性能越小越好 ；
第三节 腐蚀极化图
• 腐蚀极化图：把构成腐蚀电池的阳极和阴极的极化曲线绘 在同一个E-I坐标上，得到的图线称之为腐蚀极化图，或 简称极化图。
• 腐蚀极化图是研究电化学腐蚀 动力学的重要工具。
3.1 伊文思(Evans)极化图 不考虑电位随电流变化细节，可将两个电极反应所对 应的阴极、阳极极化曲线简化成直线画在一张图上，这种简 化了的图称为伊文思极化图。
在实验室里，一般用外加电流 测定阴、阳极极化曲线来 绘制伊文思极化图。
伊文思腐蚀图如下所示
3.2 腐蚀极化图的应用 • 1）判断腐蚀过程的控制因素 • 在腐蚀过程中，如果某一步骤与其他步骤相比阻力较大， 则这一步骤就成为影响腐蚀速度的主要因素---腐蚀控制因 素。 • 对于一个给定的腐蚀系统，根据腐蚀极化图很容易判断 Icorr主要取决于PK（阴极）还是PA（阳极）或者R（电阻 ）。
• 当电阻R非常小时，若PK ﹥ ﹥ PA，则Icorr的值主要取决于 PK 的大小，也即系统受阴极控制，如图（a); • 若PK 《 PA，则Icorr主要受阳极极化影响，即系统受阳极控 制，如图（b); • 以上两者之间的为阴阳极混合控制，如图（c); • 如图（d)为欧姆电阻起控制作用的腐蚀极化图。
• 分类：表观极化曲线和理想极化曲线。 • *理想极化曲线----以单电极反应的平衡电位作为起始 电位的极化曲线。 • *表观极化曲线或实测极化曲线---- 由实验测得的腐蚀 电位与外加电流之间关系曲线。 • • 注意：表观极化曲线的起始电位只能是腐蚀电位而不 是平衡电极电位。
在金属腐蚀与防护研究中，测定金属电极表观极化曲线是 常用的一种研究方法。
反映：腐蚀电池的腐蚀电流与初始电位差、系统电阻 和极化性能之间的关系。
• 腐蚀电位：若腐蚀系统的欧姆电阻等于零，则阴极、阳极 极化曲线相交于B点。该点所对应的电流即为腐蚀电池在 理论上可达到的最大值I0.，此时这个短路偶接的腐蚀系统 ，在腐蚀电流的作用下，阴极和阳极的电位将分别从Ec0 和Ea0极化到同一电位，交点B对应的电位Ecorr称之为这个 系统的腐蚀电位。
1.4 过电位 *定义：过电位---电极极化使工作电位对其起始电位(净电 流等于零)的偏离值。 *分类：1）活化极化过电位； 2）浓差极化过电位； 3）混合极化过电位； 4）电阻极化电位； *过电位的物理意义：直接从量上反映出极化的程度。 *交换电流密度 极化过电位不仅与一定的电极体系有关，并且与电极 反应的电流密度之间存在一定的函数关系。 * 物理意义：交换电流密度定量地描述了电极反应的可逆 程度，即表示了电极反应的难易程度。交换电流密度是 电荷迁移过程的一个非常重要的动力学参数。
2）确定金属的腐蚀速度 • 利用极化曲线外延法求自腐蚀电流Icorr ，一种电化学技术 确定金属腐蚀速度的方法之一。
3.3 腐蚀速度计算及耐蚀评价
• 1）腐蚀速度计算 • 用腐蚀电池的腐蚀电流表征 • 电化学腐蚀过程严格遵守电当量关系。即一个一价的金属 离子在阳极区进入溶液，必定有一个一价的阴离子在阴极 获得一个电子；一个二价的金属的金属离子在阳极区进入 溶液，也必然有一个二价或两个一价的阴离子或中性分子 在阴极取走两个电子，如此类推。 • 金属溶解的数量与电量的关系遵循法拉第定律，即电极上 溶解（或析出）1mol的物质所需的电量为96500c,因此， 已知腐蚀电流或电流密度就能计算出所溶解（或析出）物 质的数量。
典型阳极极化曲线分析：
第二节 去极化
2.1 去极化概念
定义-----凡是能消除或抑制原电池阳极或阴极极化过程 的均叫作去极化。能起到这种作用的物质叫作去极剂，去极 剂也称活化剂。
凡是在电极上能吸收电子的还原反应都能起到去极化作用。 阴极去极化反应种类： (1)阳离子还原反应； (2)析氢反应； (3)阴离子的还原反应； (4)中性分子的还原反应； (5)不溶性膜或沉积物的还原反应；
耐腐蚀性标准的划分不是绝对的：某些要求严格的场合腐蚀 率即使小于0.5mm/a的材料也不一定适用，所以选择材料时 要结合具体使用情况进行分析。
3.4 腐蚀控制因素
（1）初始电位差与腐蚀电流的关系 当腐蚀电池的电阻趋近于零且其他条件相同时，腐蚀电池的初始电 位差愈大(腐蚀原电池驱动力大)，其腐蚀电流愈大。反之，其腐蚀电流愈 小。 （2）极化率与腐蚀电流关系 当腐蚀电池中欧姆电阻可忽略，且初始电位一定的情况下，极化率 愈小其腐蚀电流愈大。反之，其腐蚀电流愈小。 （3）氢过电位与腐蚀速度的关系 阴极析氢过电位的大小与阴极电极材料的性能及表面状态有关，即 在不同金属表面上氢过电位不同。一般氢过电位越大，腐蚀速度都明显 增加。