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金属腐蚀理论及腐蚀控制复习题
第一章 绪论
思考题
1.举例说明腐蚀的定义，腐蚀定义中的三个基本要素是什么，耐蚀性和腐蚀性概念的区别。
答：腐蚀的定义：工程材料和周围环境发生化学或电化学作用而遭受的破坏
举例：工程材料和周围环境发生相互作用而破坏
三个基本要素：腐蚀的对象、腐蚀的环境、腐蚀的性质。
耐蚀性：指材料抵抗环境介质腐蚀的能力。
腐蚀性：指环境介质对材料腐蚀的强弱程度。
2.金属腐蚀的本质是什么，均匀腐蚀速度的表示方法有哪些？
答:⑴金属腐蚀的本质：金属在大多数情况下通过发生化学反应或是电化学反应后，腐蚀产物变为化合物或非单质状态；从能量观点看，金属与周围的环境组成了热力学上不稳定的体系，腐蚀反应使体系能量降低。
⑵均匀腐蚀速度的表示方法：深度：年腐蚀深度 （pV）VP=th=8.76d-V △h是试样腐蚀后厚度的减少量，单位mm;V-代表失重腐蚀速度； t是腐蚀时间，单位y；d是金属材料的密度；VP所以的单位是mm/y。
失重：失重腐蚀速度(V)
V= StW=StWW10 W0代表腐蚀前金属试样的质量，单位g； W1代表腐蚀以后经除去腐蚀产物处理的试样质量，单位g；S代表试样暴露的表面积，单位m2； t代表腐蚀的时间，单位h。
计算题
计算题
1. 根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度Vp，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。
表1
解：由题意得：
（1）对碳钢在30%HNO3( 25℃)中有：
Vˉ=△Wˉ/st 2
=(18.7153-18.6739)/45×2×(20×40＋20×3＋40×30)×0.000001
=0.4694 g/㎡∙h
又d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/cm2∙h
Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y
——————————————— 金属腐蚀与防护 ————————————————
1 第一章 绪论
腐蚀：由于材料与其介质相互作用(化学与电化学)而导致的变质和破坏。
腐蚀控制的方法：
1）、改换材料 2）、表面涂漆/覆盖层
3）、改变腐蚀介质和环境 4）、合理的结构设计
5）、电化学保护
均匀腐蚀速率的评定方法：
失重法和增重法； 深度法；
容量法(析氢腐蚀)； 电流密度；
机械性能(晶间腐蚀)； 电阻性.
第二章 电化学腐蚀热力学
热力学第零定律
状态函数(温度)
热力学第一定律(能量守恒定律) 状态函数(内能)
热力学第二定律 状态函数(熵)
热力学第三定律 绝对零度不可能达到
2.1、腐蚀的倾向性的热力学原理
腐蚀反应自发性及倾向性的判据：
0G：反应自发进行
0G：反应达到平衡
0G：反应不能自发进行
注：ΔG的负值的绝对值越大，该腐蚀的自发倾向性越大.
热力学上不稳定金属，也有许多在适当条件下能发生钝化而变得耐蚀.
2.2、腐蚀电池
2.2.1、电化学腐蚀现象与腐蚀电池
电化学腐蚀：即金属材料与电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起金属材料腐
蚀破坏.
腐蚀电池(或腐蚀原电池)：即只能导致金属材料破坏而不能对外做工的短路原电
池.
注：1)、通过直接接触也能形成原电池而不一定要有导线的连接；
2)、一块金属不与其他金属接触，在电解质溶液中也会产生腐蚀电池.
丹尼尔电池： (只要有电势差存在)
a)、电极反应具有热力学上的可逆性；
第8章化学侵蚀
主要教学目标：
分析化学侵蚀发生机制及其发展规律，阐述化学侵蚀形式及影响化学侵蚀的自然因素。使学生了解化学侵蚀分布范围。
教学方法：
以教师课堂讲授为主，学生自学、参阅课外书及野外实习为辅。
主要内容：
第一节 水的化学作用
第二节 岩溶作用的基本条件
主要讲解内容
第一节 水的化学性质
一、水分子构成
水的元素构成是氢和氧，其化学分子式用H2O表示，是一个键能很强的偶极分子，这是H与O原子的电子层结构决定的。在H－O键中共价键成分很高，其形式是等腰三角型，两个H－O键角为105°
此外，水分子间分子键强大，使水具有较高的溶点和沸点。这一特性使得自然界的水多数条件下以液态形态存在。离子健化合物在水中极易溶解。水中的各种溶质极易发生相互之间及其与水之间的各种化学反应，具有良好的对自然界物质的迁移、转化能力。即具有很强的溶解力。
二、水中的溶解物质
气体，在水循环过程中，大气中的N2、O2、CO2、Ar、He等气体都可能以不同的量溶于水中，在一些有机物富集的水体中，还常有CH4、H2、H2S等还原剂气体存在。
三、 影响水溶解能力因素
水的溶解能力受到溶质分子极性特征，温度、压力、水的pH值等因素的影响。
1.溶质分子极性 水分子是偶极性分子，如果某一物质的分子也是极性分子，当它作为溶质进入水中时，必然会与水分子形成某一种形式的化学键而产生水合离子，由此导致这种物质在水中有较大的溶解度。这就是所谓“相似相溶”的规律。
2.温度
气体的溶解度随温度的升高而减小（表8.1）。其原因在于当温度升高时，大部分溶解的气体会因获取了能量而导致动能增加，于是挣脱溶剂分子束缚向溶液外逸出。
3. 压力
不同类型物质在水中的溶解度受压力影响的程度不同，固体物质受的影响小，而气体受的影响则十分显著。但总体而言，压力越大，物质在水中的溶解越大。
气体在水中的溶解随压力的升高而增大，其原因在于：当与液体相接触的气体压力增大时，气体分子与液体表面的碰撞次数增加，气体分子被液体存获的速度加快，因此，溶解于水中的气体量也就增加了。
第二章 金属的电化学腐蚀
名词解释
1、腐蚀原电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做功的短路原电池。
2、宏观电池：通常是指由肉眼可以分辨出电极极性的电池。
3、微观电池；在金属表面上由于存在许多微小的电极而形成的电池称为微电池。
4、浓差电池：由同一种金属的不同部位所接触的介质的浓度不同所形成的电池。
5、电极：电子导体与离子导体构成的体系。
6、平衡电极电位：在金属/溶液界面上建立起一个不变的电位差值，这个电位差值就是金属的平衡电极电位。
7、稳态电极电位：在一个电极表面上同时进行两个不同的氧化、还原过程，当平衡时仅仅是电荷平衡而无物质平衡的电极电位。
8、非平衡电极电位：金属电极上可能同时存在两个或两个以上不同物质参与的化学反应，当动态平衡时，电极上不可能出现物质交换与电荷交换均达到平衡的情况，这种情况下的电极电位成为非平衡电极电位。
9、自腐蚀电位：稳态电极电位也可称作开路电位，即外电流为零时的电极电位，也称作自腐蚀电位。
10、金属电极：
11、单电极：指在电极的相界面上只发生唯一的电极反应。
12、二重电极：在电极的相界面上能发生两个电极反应。
13、极化：由于电极上有净电流通过，电极电位显著地偏离了未通过净电流时的起始的电位变化现象通常称为极化。
14、析氢过电位：由于缓慢步骤形成的阻力，在氢电极的平衡电位下将不能发生析氢过程，只有克服了这一阻力才能进行氢的析出，因此氢的析出电位要比氢电极的平衡电位更负一些，两者间的差值的绝对值称为析氢过电位。
15、阳极极化：当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象。
16、阴极极化：当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象。
17、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，由此引起的极化称为浓差极化。
18、活化极化：即电化学极化，由化学步骤来控制电极反应过程速度的极化。
