第四章 电化学腐蚀的速度讲解

恒电量法测腐蚀的原理及应用温和北京石油化工学院机械工程学院储091，学号090627摘要这篇文章旨在介绍恒电量法测量腐蚀速率的原理、发展历程及其应用，并在介绍过程中于其它电化学方法在原理、优缺点和技术要求上作比较。

恒电量法测量腐蚀速率克服了其他电化学法的困难，其测量腐蚀速率的快速、断电测量优点被广泛接受。

这篇文章介绍了它被用于快速评价酸性缓蚀剂和测量钢筋在混凝土中的腐蚀速率。

其优点得到充分体现。

关键词：恒电量法；线性极化法；腐蚀速率；缓蚀剂；钢筋混凝土腐蚀给国民经济带来的巨大经济损失已经引起人们的重视。

据有关的统计数据显示, 每年由于金属腐蚀使大约10% ~ 20%的金属损失掉, 这对能源和资源来说都是一种极大的浪费。

同时也严重影响生产工作。

严重腐蚀的设备或者是未被检测出的腐蚀设备会给生产造成严重损失。

我们通过对金属的腐蚀速度的检测获知金属腐蚀性特征，从而更好地防护。

金属腐蚀多为电化学腐蚀，所以我们通常可用电化学法测量金属腐蚀速率。

电化学法测腐蚀速率包含以下几种：稳态极化曲线法，暂态线性极化法和充电曲线法，交流阻抗技术，微分极化电阻法，恒电量法，电位衰减曲线直接求Icorr法。

1.原理极化曲线法测定腐蚀速度, 是最早的测腐蚀速度的方法。

也是技术发展比较成熟的方法。

是在1957年由Stern和Geary提出。

在下列几点假设下，即：腐蚀电位和腐蚀过程的一对共轭反应的平衡电位相隔甚远，局部阳极过程和局部阴极过程皆受电化学极化控制，溶液的电阻忽略不计，金属遭受的事均匀腐蚀，Stern和Geary推导出腐蚀电流和极化电阻间的定量关系式：式中：Icorr=腐蚀电流Rp=极化电阻βａ、βｃ=局部阳极和局部阴极反应的塔菲尔常数从方程式（1）计算Icorr时，显然需要知道R p和βa、βc。

线性极化技术测量βa、βc和准确地测量R p是有困难的。

这是因为：(1) 在高阻溶液中, 需要进行溶液欧姆压降的校正；(2) 线性极化技术不能测出βａ和βｃ；(3) 腐蚀电位飘移给测试带来困难。

第4章腐蚀动⼒学第四章电化学腐蚀动⼒学－1§4—1 电化学腐蚀速度与极化从热⼒学出发所建⽴起来的电位——pH图只能说明⾦属被腐蚀的趋势，但是在实际中需要解决的问题是腐蚀速度。

⼀. 腐蚀速度。

腐蚀速度的表⽰⽅法有三种。

1. 重量法：⽤腐蚀前后重量变化（只⽤均匀腐蚀，⾦属密度相同）增重法：V+ =(W1-W0)/S0t (g/m2h)失重法：V-=(W0-W1)/S0t (g/m2h)式中：W0——式样原始重量。

W1——腐蚀后的重量（g,mg）S0——经受腐蚀的表⾯积(m2) t——经受腐蚀的时间（⼩时）2. 腐蚀深度法（均匀腐蚀时，⾦属密度不同）可⽤此法表⽰。

D深=V±/d =(W1-W0)/S0td (mm/年) 式中d为⾦属密度⼒学（或电阻）性能变化法。

（适⽤于晶间腐蚀，氢腐蚀等）Kσ=（σbo-σbˊ）/σbo×100% K R =(R1-R0)/R0×100%σbo,R0——式样腐蚀前的强度和电阻σbˊ,R1——式样腐蚀后的强度和电阻3. ⽤阳极电流密度表⽰V¯=Icorr×N/F =3.73*10¯4 Icorr×N (g/m2h)F——法拉第常数96500KN——⾦属光当量=W/n =⾦属原⼦量/⾦属离⼦价数⼆. 极化上⼀章讨论了⾦属电化学腐蚀的热⼒学倾向，并未涉及腐蚀速度和影响腐蚀速度的因素等⼈们最为关⼼的问题。

电化学过程中的极化和去极化是影响腐蚀速度的最重要因素，研究极化和去极化规律对研究⾦属的腐蚀与保护是很重要的。

⾦属受腐蚀的趋势⼤⼩是由其电极电位决定的，将两块不同⾦属置于电解质中，两个电极电位之差就是腐蚀原动⼒。

但是这个电位差数值是不稳定的，当电极上有电流流过时，就会引起电极电位的变化。

这种由于有电流流动⽽造成电极电位变化的现象称为电极的极化。

电极的极化是影响腐蚀速度的重要因素之⼀。

（⼀）极化现象。

第四章电化学腐蚀动力学－1§4—1 电化学腐蚀速度与极化从热力学出发所建立起来的电位——pH图只能说明金属被腐蚀的趋势，但是在实际中需要解决的问题是腐蚀速度。

一. 腐蚀速度。

腐蚀速度的表示方法有三种。

1. 重量法：用腐蚀前后重量变化（只用均匀腐蚀，金属密度相同）增重法：V+ =(W1-W0)/S0t (g/m²h)失重法：V­=(W0-W1)/S0t (g/m²h)式中：W0——式样原始重量。

W1——腐蚀后的重量（g,mg）S0——经受腐蚀的表面积(m²) t——经受腐蚀的时间（小时）2. 腐蚀深度法（均匀腐蚀时，金属密度不同）可用此法表示。

D深=V±/d =(W1-W0)/S0td (mm/年) 式中d为金属密度力学（或电阻）性能变化法。

（适用于晶间腐蚀，氢腐蚀等）Kσ=（σbº-σbˊ）/σbº×100% K R =(R1-R0)/R0×100%σbº,R0——式样腐蚀前的强度和电阻σbˊ,R1——式样腐蚀后的强度和电阻3. 用阳极电流密度表示V¯=Icorr×N/F =3.73*10¯4 Icorr×N (g/m²h)F——法拉第常数96500KN——金属光当量=W/n =金属原子量/金属离子价数二. 极化上一章讨论了金属电化学腐蚀的热力学倾向，并未涉及腐蚀速度和影响腐蚀速度的因素等人们最为关心的问题。

电化学过程中的极化和去极化是影响腐蚀速度的最重要因素，研究极化和去极化规律对研究金属的腐蚀与保护是很重要的。

金属受腐蚀的趋势大小是由其电极电位决定的，将两块不同金属置于电解质中，两个电极电位之差就是腐蚀原动力。

但是这个电位差数值是不稳定的，当电极上有电流流过时，就会引起电极电位的变化。

这种由于有电流流动而造成电极电位变化的现象称为电极的极化。

电化学腐蚀机理与反应速率研究电化学腐蚀是指由于金属与电解质中的活性物质之间的电化学反应而引起的金属的化学破坏过程。

电化学腐蚀的机理涉及到金属表面的电解质吸附、活性物质氧化还原反应以及金属表面的离子迁移等过程。

对于电化学腐蚀的研究，主要关注的是腐蚀物质的种类、浓度和温度，以及金属表面的形貌和电化学性质等因素对腐蚀速率的影响。

电化学腐蚀的机理可以分为两个方面进行研究，即阳极反应和阴极反应。

阳极反应是指金属中的活性物质氧化并释放出电子，成为正离子并溶解到电解质中。

阴极反应是指电化学腐蚀反应中的还原反应，即电解质中的离子接受来自阳极的电子，从而被还原为原子或者分子。

在电化学腐蚀过程中，活性物质和金属表面之间的氧化还原反应是腐蚀反应的关键步骤。

例如，在酸性环境中，金属表面上的氧化反应通常是金属原子脱去电子形成正离子，其离子溶解到溶液中；而在碱性环境中，金属表面上的还原反应是正离子接受电子还原成金属原子沉积在金属表面。

另一个重要的因素是金属表面的形貌和电化学性质。

金属表面的形貌可以影响电化学腐蚀的速率和腐蚀产物的形成。

例如，金属表面上的缺陷和微观结构可以提供更多的活性位点，从而加速腐蚀过程。

此外，金属表面的电化学性质，如电子亲和力和电子迁移率，也会影响电化学腐蚀的速率。

电子亲和力越高，金属越容易腐蚀；电子迁移率越高，电子转移越快，腐蚀速率也越快。

除了金属和电解质中的活性物质以外，温度也是影响电化学腐蚀速率的重要因素。

一般来说，温度越高，反应速率越快。

这是因为高温可以提高离子的运动速率和反应速率，并加速金属表面的电荷传递和电化学反应过程。

为了研究电化学腐蚀的反应速率，科学家们通常使用电化学测量技术，如极化曲线、阻抗谱和计时电流法等。

这些技术可以用来确定电化学腐蚀的速率和机制，并研究影响腐蚀速率的各种因素。

总之，电化学腐蚀是由金属与电解质中的活性物质之间的电化学反应引起的金属化学破坏过程。

电化学腐蚀的机理涉及到金属表面的电解质吸附、活性物质的氧化还原反应以及离子迁移等过程。

电化学腐蚀速率计算
摘要：
一、电化学腐蚀的定义和原理
1.电化学腐蚀的概念
2.电化学腐蚀的原理
二、电化学腐蚀速率的影响因素
1.金属的电极电位
2.介质的pH 值
3.电流密度
4.金属表面的状态
三、电化学腐蚀速率的计算方法
1.自然腐蚀速率
2.干扰腐蚀速率
3.极化电阻法
4.电化学噪声法
四、电化学腐蚀速率的测量与应用
1.测量方法
2.在工程中的应用
正文：
电化学腐蚀是金属材料在特定环境下，由于电化学反应产生的电流，使金属失去电子而发生腐蚀的现象。

它的发生主要取决于金属的电极电位、介质的
pH 值、电流密度和金属表面的状态等因素。

金属的电极电位是影响电化学腐蚀速率的重要因素。

电极电位越负，金属的腐蚀速率越快。

介质的pH 值也会影响腐蚀速率，pH 值越低，腐蚀速率越快。

电流密度是指单位面积上通过的电流，它直接影响腐蚀的进行，电流密度越大，腐蚀速率越快。

金属表面的状态，如氧化膜、污垢等，也会影响腐蚀速率。

电化学腐蚀速率的计算方法主要有自然腐蚀速率、干扰腐蚀速率、极化电阻法和电化学噪声法。

自然腐蚀速率是指在没有外部电流干扰的情况下，金属的腐蚀速率。

干扰腐蚀速率是在有外部电流干扰的情况下，金属的腐蚀速率。

极化电阻法是通过测量金属表面的电阻变化，来计算腐蚀速率的。

电化学噪声法是通过分析电化学反应产生的噪声，来计算腐蚀速率的。

电化学腐蚀速率在许多工程领域都有应用，如金属防护、设备维修、材料选择等。