下载文档原格式
腐蚀电化学分析杨聪仁教授编撰一、实验目的以电化学分析法测量金属在不同环境下的腐蚀速率。
二、实验原理2-1 腐蚀形态腐蚀可被定义为材料受到外在环境的化学侵蚀而导致退化的象。
大多数材料的腐蚀包含了由电化学引起的化学侵蚀。
我们可根据被腐蚀金属的表面，简便地将腐蚀型态分类，如图一。
有许多类型易被辨识，但各种腐蚀类型彼此间都有某种程度的关连。
这些类型包括：均匀或一般侵蚀腐蚀应力腐蚀化学或两金属腐蚀冲蚀腐蚀孔蚀腐蚀涡穴损伤间隙腐蚀移擦腐蚀粒间腐蚀选择性腐蚀均匀或一般侵蚀腐蚀均匀腐蚀是指当金属处于腐蚀环境时，金属整个表面会同时进行电化学反应。
就重量而言，均匀腐蚀是金属所面临的最大腐蚀破坏，尤其是对钢铁来说。
然而，它很容易藉由保护性镀层、抑制剂及阴极保护等方法来控制。
化学或两金属腐蚀由于不同金属具有不同的电化学电位，因此当要将不同金属放在一起时，必须格外小心，以免产生腐蚀现象。
两金属化学腐蚀的另一个重要考虑因素是阳极与阴极的比率，也就是面积效应(area effect)。
阴极面积大而阳极面积小是一种不利的面积比率，因为当某特定量的电流经过金属对时，例如不同尺寸的铜极及铁极，小电极的电流密度会远大于大电极，因此小阳极将会加速腐蚀。
所以大阴极面积对小阳极面积的情形应尽量避免。
孔蚀腐蚀孔蚀是会在金属上产生空孔的局部腐蚀类型。
此类型的腐蚀若造成贯穿金属的孔洞，则对工程结构会有相当的破坏效果。
但若没有贯穿现象，则小蚀孔有时对工程设备而言是可接受的。
孔蚀通常是很难检测的，这是因为小蚀孔常会被腐蚀生成物覆盖所致。
另外蚀孔的数目及深度变化也很大，因此对孔蚀所造成的破坏不太容易做评估。
也因为如此，由于孔蚀的局部本质，它常会导致突然不可预测的破坏。
蚀孔会在腐蚀速率增加的局部区域发生。
金属表面的夹杂物，其他结构不均匀物及成份不均匀处，都是蚀孔开始发生的地方。
当离子和氧浓度差异形成浓淡电池时也可产生蚀孔。
间隙腐蚀是发生于间隙及有停滞溶液之遮蔽表面处的局部电化学腐蚀。
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。
金属材料的局部电化学腐蚀行为与机理金属材料广泛应用于各个领域，但是在使用过程中会发生腐蚀现象，严重影响材料的使用寿命和安全性能。
局部电化学腐蚀是一种常见腐蚀形式，本文将介绍局部电化学腐蚀的行为和机理。
一、局部电化学腐蚀的概念局部电化学腐蚀是指金属表面的一部分区域在电化学环境下发生腐蚀，而其他部分没有腐蚀的现象。
比如，在海洋环境下，常常会看到铁锈（Fe2O3）形成的斑点，这就是产生了局部电化学腐蚀的结果。
二、局部电化学腐蚀的分类局部电化学腐蚀的分类有很多种，其中较为常见的有晶间腐蚀、点蚀腐蚀、脱合腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀等。
1. 晶间腐蚀晶间腐蚀是指材料中的晶界处发生腐蚀。
由于晶界处多数情况下比晶体体积更小，容易形成电池，所以晶界处比晶体更容易腐蚀。
同时，晶界也比晶体原子间距小，质点扩散性差，这也是晶间腐蚀的一种原因。
2. 点蚀腐蚀点蚀腐蚀是指表面出现点状或突起的小孔，并向深部腐蚀穿孔，哑端和贯通腐蚀的现象。
这种腐蚀一般伴随着局部缺陷（如夹杂、气孔、尺寸不一致等）。
3. 脱合腐蚀脱合腐蚀是指在轴向载荷下，材料绕一个锥形区域削薄的现象。
由于锥形区域外围的应力小于材料的屈服强度，所以这部分会继续承受载荷，因此加剧了局部腐蚀。
4. 缝隙腐蚀缝隙腐蚀是指在缝隙区域内，在电化学环境中发生的腐蚀。
这种腐蚀一定程度上可以归纳为晶间腐蚀的一种，但其特征在于腐蚀介质可从相邻区域浸入缝隙，并在其中积累更高的氯化物或酸度，从而引发腐蚀。
5. 应力腐蚀应力腐蚀是指在受到拉伸或压缩等应力作用下，在特定的化学环境中，材料表面的一部分区域发生腐蚀的现象。
这种腐蚀是材料在受到应力时的一种失稳状态的表现。
三、局部电化学腐蚀的机理局部电化学腐蚀的机理可以简单地归纳为两个阶段：发生腐蚀的弱点的形成和腐蚀反应的发生。
1. 弱点的形成很多材料的表面都不是完美无缺的，常常存在着各种缺陷，还可能受到一定的机械强度影响，局部腐蚀的发生往往需要同时满足腐蚀介质、电位、阳极材料本身和环境条件等一系列的条件。
