金属腐蚀复习提纲(DOC)
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一 二章● 金属腐蚀和耐蚀性的意义；金属腐蚀：材料与它所处的环境介质之间发生的化学－物理的相互作用，而引起的变质和破坏。
耐蚀性：材料抵抗环境介质腐蚀的能力（耐蚀性并非材料的固有性质，不能离开环境介质来谈论材料的耐蚀性）。
● 均匀腐蚀速度的表示方法：失重腐蚀速度，增重腐蚀速度，年腐蚀速度、腐蚀电流密度的计算公式，相互换算公式。
1. 均匀腐蚀速度的三种表示方法A.腐蚀速度的质量指标V -：表示材料单位暴露表面上在单位时间内的腐蚀失重，单位是g/(m 2*h)B.腐蚀速度的深度指标V p ：t h V p ∆=表示材料在单位时间内腐蚀的深度，单位是mm/a 上述两者的关系：C.腐蚀速度的电流指标V e ：以金属化学腐蚀过程的阳极电流密度（A/cm 2）的大小来衡量电化学腐蚀的速度， ))*/((*248.26****10h m g V n ia A F n iaA e == ● 腐蚀电池的概念和特点。
腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池。
（原电池：）特点：①腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反应，结果造成金属材料的破坏。
②腐蚀电池的阴、阳极短路（即短路的原电池），电池产生的电流全部消耗在内部，转变为热，不对外做功。
③腐蚀电池中的反应是以最大限度的不可逆方式进行。
● 腐蚀电池的工作环节（举例说明）腐蚀电池的工作环节分三个：阳极反应、阴极反应、工作电流。
1）阳极反应：金属的氧化反应，通式是：Me →Men++ne ，例如：Fe ＝Fe2++2e2）阴极反应：溶液中某些物质D 的还原反应，通式是：D+ne →[D·ne]，例如：O2+2H2O+4e ＝4OH-3）工作电流（电流回路）：在金属内部从阴极到阳极（电子的定向运动），在溶液内部电流从阳极到阴极（离子的定向运动），形成闭合回路。
以上三个环节既相互独立，又彼此制约，其中任何一个受到抑制，都会使腐蚀电池工作强度减少。
● 腐蚀电池形成原因形成原因：这是因为金属方面和环境方面存在电化学不均一性。
金属材料方面：金属材料的成份不均匀性；金属表面的状态不均匀性；金属组织结构不均匀性；应力和变形的不均匀性；“亚微观”不均匀性。
环境方面：金属离子浓度差异；溶解氧浓度差异；温度差异。
●腐蚀电池的极化，极化曲线1）原电池的极化：通过电流后，原电池两极间电位差减小因而引起电池工作电流强度降低的现象叫电池的极化作用。
（腐蚀电池是短路原电池）2）当电极上有净电流通过时，电极电位显著偏离了未通电时的开路电位，这种现象叫电极的极化。
而电极极化的结果是：阳极电势升高，阴极电势降低。
极化的本质是：电子的迁移（阳极极化时，电子流出；阴极极化时，电子流入）比电极反应及其连续步骤完成得快。
3）去极化：凡是能够减弱或消除极化作用的过程称为去极化作用。
能够减弱或消除极化作用的物质称为去极化剂。
阴极去极化作用：在溶液中增加去极化剂（H+ 、O2等）的浓度、升温、搅拌、其它降低活化超电压的措施阳极去极化作用：搅拌、升温、在溶液中加入络合剂或沉淀剂h)(g/m t S W W V 210⨯-=-ρρ76.810)100(365242⨯=⨯⨯⨯⨯=--V V V P4）极化曲线：电流i与电极电位E之间的关系曲线称为极化曲线，极化曲线的形状和变化规律反映了电化学过程的动力学特征。
5）极化程度的表示方法：①极化值：极化后的电位E和未极化电位E0之差叫作极化值，记为∆E。
∆E＝E- E0；②极化率：a.阴极极化率b阳极极化率；.●Evans极化图的作法，用Evans极化图表示腐蚀电流的影响因素，用Evans极化图表示腐蚀电池的控制类型。
1）Evans极化图的作法：在极化曲线图上忽略极化曲线的具体形状而用直线表示便得到Evans极化图。
（若阴极和阳极的极化电位与电流的关系式线性的，就可以得到由直线表示的腐蚀极化图，称为Evans极化图）2）用Evans极化图表示影响腐蚀电流的因素当起始电位差（E0c-E0a）增大，腐蚀电流增大；当腐蚀电池的工作阻力增大（Pc,Pa或R同时或分别增大），则腐蚀电流减小。
这些影响用Evans极化图表示十分清楚。
3）用Evans极化图表示腐蚀电池的控制类型①阴极极化控制 Pc>>Pa,R可以忽略，即阴极反应的阻力在总阻力中占控制地位;②阳极极化控制 Pa>>Pc,R可以忽略，即阴极反应的阻力在总阻力中占控制地位;③欧姆电阻控制 R>>Pa,Pc,总阻力中以欧姆电阻为主。
三章●电位的表示方法，平衡电位的意义，Nernst公式的应用，非平衡电位的概念。
1）电位：金属和溶液两相之间的电位差叫做电极系统的电极电位，简称电位，记为ϕ。
电位的绝对值ϕ是无法测量的。
因为ϕ是两相的内电位之差，而内电位是不能测量的。
电位的绝对值ϕ无法测量，（绝对电极电位）。
电极电位的相对值可以测量：V＝ϕ待测-ϕ参考。
2）平衡电位的意义：当电极反应达到平衡时，电极系统的电位为平衡电位，亦称可逆电位，记为Ee*平衡电位总是和电极反应联系在一起。
当电极系统处于平衡电位时，电极反应的正方向速度和逆方向速度相等，净反应速度为零。
在两相之间物质的迁移和电荷的迁移都是平衡的。
3）能斯特公式的应用4）非平衡电位：当电极反应不处于平衡状态，电极系统的电位称为非平衡电位。
而偏离原因有：①电极界面有一个电极反应，但是有外电流的流入或流出，使平衡状态被打破；②电极表面不止一个电极反应它们的电位都将偏离平衡电位。
金属腐蚀要进行，电极反应必然偏离平衡。
用极化曲线的斜率来表示腐蚀电池工作的阻力，极化曲线的斜率越大，电极反应的阻力就越大，则腐蚀电流减小。
●电化学腐蚀倾向的判断，电位比较准则的应用。
1）电化学腐蚀倾向的判断：①腐蚀反应自由能变化：当△G<0，则腐蚀反应能自发进行。
|G|愈大，则腐蚀倾向愈大。
当△G= 0，腐蚀反应达到平衡。
当△G> 0，腐蚀反应不能自发进行。
②电位比较准则：如果金属发生氧化反应的平衡电位 Eea < 溶液中某种氧化剂（即去极化剂）发生还原反应的平衡电位Eec，则电化学腐蚀能够发生。
差值(Eec - Eea)愈大，腐蚀的倾向愈大。
●用电位－pH平衡图说明腐蚀倾向和腐蚀控制的途径。
1）电位－PH平衡图：以电位E为纵坐标，pH为横坐标，对金属—水体系中每一种可能的化学反应或电化学反应，在取定溶液中金属离子活度的条件下，将其平衡关系表示在图上，这样金属—水体系中大量而复杂的均相和非均相化学反应与电化学反应的平衡关系，便简单明了地图示在一个很小的平面上，使我们能一目了然地对体系中的各种平衡关系得到一个总的轮廓。
这种图叫做“电位—pH平衡图”，亦称为理论电位—pH图，又称为Pourbaix图。
图中⑥是没有H＋参加的电化学平衡体系，与溶液的pH值无关，是一组水平线。
⑤是没有电子参与的化学平衡体系，只同溶液的pH值有关，是一组垂直线。
⑧是既有H＋参与反应，又有电子得失的电化学平衡体系，表现为有一定斜率的直线。
图中(a)是氢线，代表2H＋＋2e →H2φ(H＋/H2)＝－0.0591 pH(b)是氧线, 代表O2(g)＋4H＋＋4e →2H2Oφ(O2/H2O)＝1.229－0.0591 pH2）用电位－pH平衡图说明腐蚀倾向和腐蚀控制的途径：①腐蚀倾向：以上述右图为例：a.当代表体系的点位于稳定区内，Fe不会发生腐蚀（不满足电化学腐蚀的能量条件）b.当代表体系的点位于右侧的腐蚀区内，并处于a线以下，则Fe既能发生析氢腐蚀，也能发生吸氧腐蚀，腐蚀产物为Fe2+c.当代表体系的点位于左侧的腐蚀区内，并处于a线以下，则Fe在这种强碱溶液中能够发生析氢腐蚀，也能发生吸氧腐蚀，腐蚀产物为HFeO2-d.当代表体系的点位于钝化区内，Fe能够发生腐蚀，但腐蚀产物是Fe2O3或Fe3O4，这是因为固体氧化物形成表面膜，可能产生保护作用，而使腐蚀速度很低。
②腐蚀控制的途径：以上述右图为例，图中B点位于腐蚀区，减小金属腐蚀的途径有a.降低电位到稳定区（阴极保护）；b.升高电位到钝化区（阳极保护）；c.增加溶液PH值使体系进入钝化区（处理介质方法）。
●基本概念：极化，去极化，过电位η，极化值ΔE。
1）极化：2）去极化：3）过电位η：如果E0是电极反应的平衡电位Ee,则这个极化值常称为过电位记为η，η＝E-Ee4）极化值ΔE：思考：过电位与极化值的物理意义的差别？四章▲单一电极反应体系▲均相腐蚀电极▲复相电极（腐蚀电池）● 活化极化、浓度极化、电阻极化的概念一个电极反应至少需包括以下连续步骤：a.液相传质 溶液中的反应物向电极界面迁移；b.电子转移（放电） 反应物在电极界面上发生电化学反应，放出电子（氧化）或得到电子（还原），转变成产物；c.液相传质或新相生成 产物如果是离子，向溶液内部迁移；如果是固体或气体，则有新相生成。
极化的原因是：在于电极反应的各个步骤都存在阻力，电极反应要达到一定的（净）速度，就需要一定的推动力，过电位就表现为推动力。
电位偏离平衡电位越远，推动力越大，因而电极反应速度越大。
1） 活化极化：电极反应过程中的电子转移步骤的阻力造成的极化叫做活化极化，或电化学极化；2） 浓度极化：电极反应过程中的液相传质步骤和阻力造成的极化叫做浓度极化，或浓差极化。
3） 电阻极化：电流通过电解质溶液和电极表面的某种类型的模时产生的欧姆电位降。
● 过电位和电极反应速度的关系，动力学方程和极化曲线。
1）过电位和电极反应速度的关系：在阳极极化时，η>0,氧化方向反应速度i ρ增大，还原方向反应速度i σ减小。
在阴极极化时，η<0，变化相反。
2）动力学方程：● Tafel 方程式的数学形式、图形表示、适用条件和应用1）数学形式：强极化(η>0.12V)在强极化(ηa 或ηk 比较大)时，过电位与电流密度(即电极反应速度)的对数成线性关系。
这个关系式称为Tafel 公式，β和b 称为Tafel 斜率，或Tafel 常数。
i b a lg +＝η或i a ln βη+＝，其中β3.2=b ，式中 i 是电流密度,a 是单位电流密度时的过电位值，与电极材料、表面状态、溶液组成和温度等因素有关，b(β) 是过电位值的决定因素。
顺带提一下在微极化(η<0.01V) 的关系式，i R i nFi RT f =0＝η，即在过电位很小的条件下，过电位与电流密度之间呈线性关系，故微极化又称线性极化。
在形式上与欧姆定律一样，RT/i0nF 相当于电阻，可理解为电极上电荷传递的过程中单位面积上的等效电阻，以Rf 表示，称为法拉第电阻。
2）图形表示3）适用条件和应用 Lgi O lgi klgi k lgi a （b ）ή~lgi 坐标系活化极化控制电极反应的极化曲线i i k i ki ai a i O i O（a ）ή~i 坐标系ηa ηalgi a● 交换电流密度的概念及意义，与电极反应极化性能的关系。
