电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学.ppt

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电流为什么减小了呢？电流为什么减小了呢？I=ER R 短时间内不会有明显的变化，只有短时间内不会有明显的变化，只有E变了变了外电路接通后发现：（如图）外电路接通后发现：（如图）电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学测量两电极的电位，发现：测量两电极的电位，发现：这种因外电流流过而引起电极电位改变的这种因外电流流过而引起电极电位改变的现象称为现象称为极化极化。注注：这里的这里的ECu0和和EZn0是初始电是初始电位，不是平衡电位，不是平衡电位。位。电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学二、极化二、极化1、概念、概念由于通过电流而引起电极电位改变的现象称由于通过电流而引起电极电位改变的现象称为电极的极化。为电极的极化。阴极极化：当通过电流时阴极电位向负方向的移阴极极化：当通过电流时阴极电位向负方向的移动的现象。动的现象。阴极去极化：消除或减弱阴极极化作用的电极过阴极去极化：消除或减弱阴极极化作用的电极过程。程。阳极极化：当通过电流时阳极电位向正方向的移阳极极化：当通过电流时阳极电位向正方向的移动的现象。动的现象。阳极去极化：消除或减弱阳极极化作用的电极过阳极去极化：消除或减弱阳极极化作用的电极过程。程。电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学2、极化原因、极化原因电极反应的过程：电极反应的过程：一个电极反应至少有三个连续的步骤：一个电极反应至少有三个连续的步骤：（1 1）溶液中的反应物向电极表面传输；）溶液中的反应物向电极表面传输；（2 2）反应物在电极表面进行得电子或失电子反）反应物在电极表面进行得电子或失电子反应而生成产物；应而生成产物；（3 3）产物离开电极表面向溶液内部疏散）产物离开电极表面向溶液内部疏散、为液相传质步骤：扩散、对流、电迁；为液相传质步骤：扩散、对流、电迁；为电化学步骤；为电化学步骤；三个步骤中，有一个步骤进行的慢就会产生极化。三个步骤中，有一个步骤进行的慢就会产生极化。电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学电子从阳极流入外电子从阳极流入外电路的速度比金属电路的速度比金属离子转入溶液快离子转入溶液快阳极上积阳极上积累过剩正累过剩正电荷电荷电位向电位向正方向正方向移动移动阳极阳极极化极化阴极反应阴极反应：反应物来不及与反应物来不及与从外电路流入阴从外电路流入阴极的电子结合极的电子结合电子在电子在阴极上阴极上积累积累电位向电位向负方向负方向移动移动阴极阴极极化极化阳极反应阳极反应：3、极化的类型、极化的类型根据电极反应过程中造成极化的原因，极化有根据电极反应过程中造成极化的原因，极化有三种类型：三种类型：电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学（1 1）电化学极化（也称活化极化）电化学极化（也称活化极化）由于电极反应过程得、失电子反应步骤慢而造由于电极反应过程得、失电子反应步骤慢而造成的极化。成的极化。（2 2）浓差极化）浓差极化由于反应物从溶液向电极表面运动或产物自电由于反应物从溶液向电极表面运动或产物自电极表面向液相内部运动的速度慢而造成的极化。极表面向液相内部运动的速度慢而造成的极化。（3 3）混合极化）混合极化（4 4）电阻极化）电阻极化由于金属表面形成某种类型的膜，电流通过电由于金属表面形成某种类型的膜，电流通过电解质溶液和电极表面时就会产生欧姆电位降，从而解质溶液和电极表面时就会产生欧姆电位降，从而产生的极化。产生的极化。电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学4、极化方程、极化方程（外电流与极化的关系）外电流与极化的关系）（1）交换电流密度）交换电流密度在平衡电极电位时，处于平衡，是在平衡电极电位时，处于平衡，是动态平衡动态平衡i 0：交换电流密度：交换电流密度（2）极化电流与过电位）极化电流与过电位极化电流：流经一极化电流：流经一平衡电极平衡电极的外电流。的外电流。阴极反应阴极反应电流密度电流密度阳极反应阳极反应电流密度电流密度电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学过电位（过电位（h h）：产生极化时，电极电位与）：产生极化时，电极电位与平衡电极平衡电极电位电位之差的绝对值。之差的绝对值。阴极过电位：阴极过电位：h hk=Ee E 阳极过电位：阳极过电位：h ha=E Ee产生阴极极化时的极化电流，称为阴极极化电流产生阴极极化时的极化电流，称为阴极极化电流 ik。产生阳极极化时的极化电流，称为阳极极化电流产生阳极极化时的极化电流，称为阳极极化电流 ia。电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学h hk=b bk（ln ikln i 0）=bk（lg iklg i 0）（3 3）极化方程）极化方程 电化学极化电化学极化阴极强极化时（一般当阴极强极化时（一般当h hk0.12V 时）时）阳极强极化时（一般当阳极强极化时（一般当h ha0.12V 时）时）h ha=b ba（ln ialn i 0）=ba（lg ialg i 0）电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学微极化时（一般当微极化时（一般当h h0.01V 时）时）极化方程简化为：极化方程简化为：h h =a +b b ln i=a+b lg i Tafel 公式公式 h hk=RF ik h ha=RF ia法拉第电阻法拉第电阻RF ：阴极反应传递系数阴极反应传递系数1-：阳极反应传递系数阳极反应传递系数电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学阴极阴极极化极化曲线曲线阳极阳极极化极化曲线曲线电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学金属金属电解质溶液电解质溶液C 0O+ne Rxeik扩散扩散对流区对流区C S 浓差极化浓差极化0：流体：流体的切向初的切向初速度速度电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学由于电化学步骤是快步骤由于电化学步骤是快步骤因此，可用平衡状态的方法来处理该步骤因此，可用平衡状态的方法来处理该步骤可用能斯特公式可用能斯特公式来计算电极电位来计算电极电位当产物当产物R不可溶时不可溶时lnCO参加反应的浓度参加反应的浓度C 0：本体浓度；：本体浓度；C S：表面浓度：表面浓度 iL：极限扩散电流密度：极限扩散电流密度电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学EeiLiE无浓差极化时：无浓差极化时：C S=C 0浓差极化时：浓差极化时：处于平衡处于平衡电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学 浓差极化与电化学极化共存时浓差极化与电化学极化共存时 当当 i 较小时，浓差极化不明显；较小时，浓差极化不明显；当当i 较大时，才有明显的浓差极化，此时电化较大时，才有明显的浓差极化，此时电化学极化一般处于强极化。学极化一般处于强极化。电阻极化电阻极化对于固定体系对于固定体系h hr=IRh hk=h h电电+h hL电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学（4）极化曲线）极化曲线表示电极电位与极化电流或极化电流密度表示电极电位与极化电流或极化电流密度之间关系的曲线。之间关系的曲线。即即E-I 曲线或曲线或E-i 曲线。曲线。A-B：塔菲尔区；：塔菲尔区；B-C：混合控制区；：混合控制区；C：完全由扩散步骤控制：完全由扩散步骤控制电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学三、电极反应的耦合与腐蚀电位三、电极反应的耦合与腐蚀电位1 1、电极反应的耦合、电极反应的耦合单一电极体系：一个电极表面上只进行一个电单一电极体系：一个电极表面上只进行一个电极反应的体系。极反应的体系。孤立的单一电极体系处于平衡状态，不腐蚀。孤立的单一电极体系处于平衡状态，不腐蚀。发生腐蚀时：发生腐蚀时：金属表面至少同时进行着两个不同的电极反应：金属表面至少同时进行着两个不同的电极反应：阳极反应阳极反应:Me Men+ne ia 阴极反应阴极反应:O +ne R ik两个电极同时发生极化。两个电极同时发生极化。电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学 对于腐蚀体系，没有接在电路中，是电中性的，对于腐蚀体系，没有接在电路中，是电中性的，所以所以 Ia 始终等于始终等于 Ik。一个孤立金属电极上同时以相一个孤立金属电极上同时以相等速度进行着一个阳极反应和阴极反应的现象。等速度进行着一个阳极反应和阴极反应的现象。电极反应的耦合电极反应的耦合：性质上各自独立，而又互相诱导的电性质上各自独立，而又互相诱导的电化学反应。化学反应。共扼反应共扼反应：电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学2、腐蚀电位、腐蚀电位腐蚀体系的两个电极在金属表面是短路的，即腐蚀体系的两个电极在金属表面是短路的，即为短路原电池。为短路原电池。当两个电极短接后，阴极产生阴极极化，电位当两个电极短接后，阴极产生阴极极化，电位负移；阳极产生阳极极化，电位正移。负移；阳极产生阳极极化，电位正移。阴、阳极短接阴、阳极短接阴极电位负移阴极电位负移阳极电位正移阳极电位正移阴、阳阴、阳电位是电位是相等的相等的共同电位共同电位腐蚀电位腐蚀电位 Ec电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学3、腐蚀电流、腐蚀电流 腐蚀电位下对应的腐蚀电位下对应的阳极极化电流阳极极化电流，就是自腐蚀电，就是自腐蚀电流，简称腐蚀电流。流，简称腐蚀电流。Ic4、腐蚀极化图、腐蚀极化图伊文斯图（伊文斯图（Evans）腐蚀体系的阴、阳极极化的示意图。腐蚀体系的阴、阳极极化的示意图。将腐蚀的阴、阳极反应的极化曲线（将腐蚀的阴、阳极反应的极化曲线（E I曲线曲线)画在一张图上，并忽略电极电位随电流变化的细节，画在一张图上，并忽略电极电位随电流变化的细节，将两条极化曲线都画成直线，这种直线极化图称为将两条极化曲线都画成直线，这种直线极化图称为腐蚀极化图。腐蚀极化图。两条直线的斜率称为两条直线的斜率称为阴阴、阳阳极的平均极化率。极的平均极化率。Pk Pa电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学 研究金属腐蚀时，腐蚀极化图是一种很重要研究金属腐蚀时，腐蚀极化图是一种很重要的图解分析法，经常用来解释腐蚀现象、分析腐的图解分析法，经常用来解释腐蚀现象、分析腐蚀过程的影响因素和腐蚀速度的相对大小。蚀过程的影响因素和腐蚀速度的相对大小。5、腐蚀极化图的应用、腐蚀极化图的应用 如：通过对腐蚀极化图的分析，可以看出各如：通过对腐蚀极化图的分析，可以看出各项阻力对腐蚀电流密度控制程度的大小。项阻力对腐蚀电流密度控制程度的大小。如：阳极极化率的减少（促进阳极反应），不会如：阳极极化率的减少（促进阳极反应），不会使腐蚀电流明显增加；使腐蚀电流明显增加；阴极极化率的减少，可使腐蚀电流明显增加；阴极极化率的减少，可使腐蚀电流明显增加；阴极控制的腐蚀过程阴极控制的腐蚀过程电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学EcIcIcIc(1)(1)阴极控制的腐蚀过程阴极控制的腐蚀过程阴极极化率阴极极化率 阳极极化率阳极极化率-EIEe,aEe,k(2)(2)阳极控制的腐蚀过程阳极控制的腐蚀过程阳极极化率阳极极化率 阴极极化率阴极极化率EcIcIc-EIEe,aEe,k电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学阴极控制的腐蚀过程阴极控制的腐蚀过程（阴极极化率（阴极极化率阳极极化率）：阳极极化率）：阴极极化率的减少，会使腐蚀电流明显增加；阴极极化率的减少，会使腐蚀电流明显增加；阳极极化率的减少，不会使腐蚀电流明显增加；阳极极化率的减少，不会使腐蚀电流明显增加；(3)(3)混合控制的腐蚀过程混合控制的腐蚀过程阳极极化率与阴极极化率相差不大阳极极化率与阴极极化率相差不大此时腐蚀电流由两者共同决定此时腐蚀电流由两者共同决定阳极控制的腐蚀过程阳极控制的腐蚀过程（阳极极化率（阳极极化率阴极极化率）：阴极极化率）：阳极极化率的减少，会使腐蚀电流明显增加；阳极极化率的减少，会使腐蚀电流明显增加；阴极极化率的减少，不会使腐蚀电流明显增加；阴极极化率的减少，不会使腐蚀电流明显增加；电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学(4)(4)电阻控制的腐蚀过程电阻控制的腐蚀过程 当溶液的电阻很大，当溶液的电阻很大，或当金属表面上有一层电或当金属表面上有一层电阻很大的隔离膜时，由于阻很大的隔离膜时，由于不可能有很大的腐蚀电流不可能有很大的腐蚀电流通过，阴、阳极的极化很通过，阴、阳极的极化很小，极化曲线的斜率都很小，极化曲线的斜率都很小，两条极化曲线不相交，小，两条极化曲线不相交，腐蚀电流的大小主要由腐蚀电流的大小主要由欧欧姆电阻姆电阻决定。决定。-EIEe,aEe,kIRIcEc电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学四、活化控制腐蚀体系的极化四、活化控制腐蚀体系的极化阴极反应的控制步骤是阴极反应的控制步骤是电化学步骤电化学步骤阳极反应的控制步骤是阳极反应的控制步骤是电化学步骤电化学步骤 金属在不含金属在不含氧及其它去极化剂氧及其它去极化剂的非氧化性酸中的非氧化性酸中腐蚀时，如果表面没有钝化膜，一般就属于活化控腐蚀时，如果表面没有钝化膜，一般就属于活化控制的腐蚀体系。制的腐蚀体系。对于大部分腐蚀体系，对于大部分腐蚀体系，Ec 与金属与金属(阳极阳极)、去、去极化剂极化剂(阴极阴极)的平衡电极电位相距都较远。的平衡电极电位相距都较远。阴极阴极阳极阳极电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学阳极阳极阴极阴极E=Ec 时时:（强极化）（强极化）Tafel公式：公式：电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学当把腐蚀体系从当把腐蚀体系从 Ec 阳极极化到阳极极化到 E 时：时：EA=E-EcE=Ec 时时:电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学当把腐蚀体系从当把腐蚀体系从 Ec 阴极极化到阴极极化到 E 时：时：EK=Ec-E外加阳极极化电流密度：外加阳极极化电流密度：外加阴极极化电流密度：外加阴极极化电流密度：电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学强阳极极化时：强阳极极化时：EA 很大时很大时塔菲尔公式（塔菲尔公式（Tafel）强阴极极化时：强阴极极化时：EK 很大时很大时电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学Elg i0（Ec）（E）lg icEA=E-EcTafel 区区电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学微极化时：微极化时：EA、EK 很小时很小时线性极化方程线性极化方程极化电阻极化电阻电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学E-EiAiKE=E-Ec电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学五、极化曲线及其测量五、极化曲线及其测量1 1、极化曲线、极化曲线电极电位与极化电流之间的关系曲线。电极电位与极化电流之间的关系曲线。单一电极体系的极化曲线，即只有一个电极单一电极体系的极化曲线，即只有一个电极反应时的极化曲线。反应时的极化曲线。这种极化曲线称为理想极化曲线。这种极化曲线称为理想极化曲线。腐蚀体系至少有两个电极反应，这时候测得腐蚀体系至少有两个电极反应，这时候测得的电位与外加极化电流之间的关系曲线，称为实的电位与外加极化电流之间的关系曲线，称为实测极化曲线。测极化曲线。（1 1）理想极化曲线）理想极化曲线阳极极化电流密度为阳极极化电流密度为ia，阴极极化电流密度为，阴极极化电流密度为ik。E-ia 曲线曲线 或或 E-ik 曲线；曲线；从从Ee 开始。开始。电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学（2 2）实测极化曲线）实测极化曲线腐蚀体系没有外加电流时，腐蚀体系没有外加电流时，电位为电位为Ec。外加阳极极化：电位外加阳极极化：电位从从Ec 开始正移。开始正移。外加阳极极化电流密度：外加阳极极化电流密度：iA=ia ik外加阴极极化：电位外加阴极极化：电位从从Ec 开始负移开始负移外加阴极极化电流密度：外加阴极极化电流密度：iK=ik ia E-iA 曲线曲线 或或 E-iK 曲线；曲线；从从Ec 开始。开始。（3）两者关系）两者关系实测阳极极化曲线由阳极反应的理想阳极极化实测阳极极化曲线由阳极反应的理想阳极极化曲线减去阴极反应的理想阴极极化曲线而得。曲线减去阴极反应的理想阴极极化曲线而得。实测阴极极化曲线由阴极反应的理想阴极极化实测阴极极化曲线由阴极反应的理想阴极极化曲线减去阳极反应的理想阳极极化曲线而得。曲线减去阳极反应的理想阳极极化曲线而得。电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学EcIkIaIk-Ia=IK IKIaIkIa-Ik=IA-EEe,aEe,kIIAR=0电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学2、极化曲线的测量、极化曲线的测量（1 1）测量的意义）测量的意义在金属腐蚀研究中，测量极化曲线是一种不可在金属腐蚀研究中，测量极化曲线是一种不可缺少的手段。缺少的手段。可以：揭示腐蚀的控制因素；可以：揭示腐蚀的控制因素；缓蚀剂的作用机理；缓蚀剂的作用机理；快速求得腐蚀速度；快速求得腐蚀速度；研究局部腐蚀；研究局部腐蚀；用以鉴定和筛选金属材料和缓蚀剂；用以鉴定和筛选金属材料和缓蚀剂；获得电化学保护的主要参数；获得电化学保护的主要参数；电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学（2 2）测量方法）测量方法有两种：恒电流法和恒电位法。有两种：恒电流法和恒电位法。恒电流法：在给定电流密度下测定电极电位，电流恒电流法：在给定电流密度下测定电极电位，电流密度是主变量，电极电位是因变量。密度是主变量，电极电位是因变量。由于有些体系，一个电流值对应多个电极电位，由于有些体系，一个电流值对应多个电极电位，此时就不能测出完整的极化曲线。此时就不能测出完整的极化曲线。测极化曲线时，恒电流法不常用。测极化曲线时，恒电流法不常用。恒电位法：恒电位法：在给定电极电位下测量相应的电流密度，在给定电极电位下测量相应的电流密度，电极电位是主变量，电流密度是因变量。电极电位是主变量，电流密度是因变量。电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学由于一个电极电由于一个电极电位只对应一个电流密位只对应一个电流密度，因此度，因此能测出完整能测出完整的极化曲线。的极化曲线。常用于测定极常用于测定极化曲线。化曲线。测量装置：测量装置：采用三电极系统，采用三电极系统，如图。如图。1工作电极工作电极WE；4 盐桥盐桥2 参比电极参比电极RE；5 鲁金毛细管鲁金毛细管3 辅助电极辅助电极CE；电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学六、腐蚀速度的测定方法六、腐蚀速度的测定方法1 1、失重法、失重法迄今为止，普遍应用的方法仍是失重法。迄今为止，普遍应用的方法仍是失重法。优点：优点：准确，可靠准确，可靠不足：试验周期长，需要做多组平行试验，操作不足：试验周期长，需要做多组平行试验，操作麻烦，满足不了快速的要求。麻烦，满足不了快速的要求。2 2、电化学方法、电化学方法优点：快速，简便优点：快速，简便常用的有：塔菲尔直线外推法、线性极化法等。常用的有：塔菲尔直线外推法、线性极化法等。这两种方法，在较高级的恒电位仪都有标准的模这两种方法，在较高级的恒电位仪都有标准的模块，做起来很快就能获得结果。块，做起来很快就能获得结果。电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学（1 1）塔菲尔直线外推法）塔菲尔直线外推法当腐蚀体系的阴极和阳极的电极过程均为电当腐蚀体系的阴极和阳极的电极过程均为电化学极化控制时。化学极化控制时。强极化时：强极化时：EK=-bk lg ic+bk lg iK EA=-ba lg ic+ba lg iA lg ic=lg iK +EK/bk lg ic=lg iA +EA/ba （EK=EcE EA=EEc）若将阴、阳极极化曲线，绘在若将阴、阳极极化曲线，绘在E-lg i 坐标系上，坐标系上，将极化曲线上呈直线关系的将极化曲线上呈直线关系的塔菲尔塔菲尔区，区，外推外推到到Ec，得到的交点，得到的交点S 对应的就是对应的就是Ec 和和 lg ic。电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学优点：无需知道的塔菲尔常数优点：无需知道的塔菲尔常数ba、bk。若阴极极化曲线的规律性不好，将阳极极化曲若阴极极化曲线的规律性不好，将阳极极化曲线的直线部分外推，与水平线相交同样可求得线的直线部分外推，与水平线相交同样可求得lg ic。电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学 Rp 是极化电阻，是微极化区极化曲线的斜率。是极化电阻，是微极化区极化曲线的斜率。测出测出Rp，就可得到，就可得到 ic。不足：大电流强极化时，不足：大电流强极化时，金属表面状态会发生变化金属表面状态会发生变化，与外加极化的前自腐蚀状态有所不同，与外加极化的前自腐蚀状态有所不同，强极化强极化后的腐蚀控制机制有可能发生变化后的腐蚀控制机制有可能发生变化。结果可能不准确。结果可能不准确。只有只有体系完全由活化控制体系完全由活化控制时才会得到准确的结果。时才会得到准确的结果。（2 2）线性极化法）线性极化法当微极化时，当微极化时，极化值与外加极化电流极化值与外加极化电流呈线性关系呈线性关系：EA=Rp iA -EK=Rp iK电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学优点：优点：能快速测出瞬时腐蚀速度，不会引起金属表能快速测出瞬时腐蚀速度，不会引起金属表面状态的变化及腐蚀控制机理的变化，可用于连续面状态的变化及腐蚀控制机理的变化，可用于连续检测和现场监控；检测和现场监控；不足：不足：塔菲尔常数塔菲尔常数ba、bk 需另行测定或从文献选取，需另行测定或从文献选取，而且不能反映腐蚀随时间变化情况。而且不能反映腐蚀随时间变化情况。准确度不是很高，因为线性区是近似的，不同准确度不是很高，因为线性区是近似的，不同体系的线性区大小是有差异的，体系的线性区大小是有差异的，同一体系的阴极极同一体系的阴极极化和阳极极化的线性区也不是完全对称的化和阳极极化的线性区也不是完全对称的。电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学 当一孤立电极上同时进行当一孤立电极上同时进行 n 个电极反应时，必个电极反应时，必定一部分是阳极反应（定一部分是阳极反应（n1），一部分阴极反应），一部分阴极反应（n2），外电流等于零。），外电流等于零。七、多电极反应的耦合与多电极腐蚀电池七、多电极反应的耦合与多电极腐蚀电池1、多电极反应耦合、多电极反应耦合Ek1=Ek2=Ekn2 =Ea1=Ea2=Ean2 =EcEe,k,jEcEe,a,iEc在不同反应地点在不同反应地点不同地点的不同地点的电位不同电位不同腐蚀电池腐蚀电池电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学2、腐蚀电池、腐蚀电池合金合金：在成分、组织上不可能是完全均匀的，可看：在成分、组织上不可能是完全均匀的，可看成是成是“多材料多材料”组合的；组合的；在实际中，经常是多种材料在一起使用。在实际中，经常是多种材料在一起使用。成分、组织不均成分、组织不均匀的金属，或多匀的金属，或多种金属连在一起种金属连在一起阴极反应会阴极反应会主要集中在主要集中在某些位置某些位置阴、阳阴、阳极可明极可明显区分显区分阴、阳极区明显可阴、阳极区明显可分的腐蚀电池分的腐蚀电池纯金属纯金属：阳极区和阴极区的位置不断发生变化，无：阳极区和阴极区的位置不断发生变化，无规则统计地分布在整个表面上。规则统计地分布在整个表面上。阳极区快阳极区快速腐蚀速腐蚀均匀腐蚀均匀腐蚀电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学根据腐蚀电池的电极大小，可分为：根据腐蚀电池的电极大小，可分为：宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池(1)(1)宏观腐蚀电池宏观腐蚀电池异种金属接触电池异种金属接触电池：当两种不同电极电位的金属或当两种不同电极电位的金属或合金相互接触，并处于电解质溶液中时，就形合金相互接触，并处于电解质溶液中时，就形成了该电池。成了该电池。浓差电池浓差电池：同一种金属的不同部位所接触的介质浓同一种金属的不同部位所接触的介质浓度不同时，形成了该电池。度不同时，形成了该电池。常见：氧浓差电池、盐浓差电池常见：氧浓差电池、盐浓差电池温差电池温差电池：由于浸入电解液的金属因处于不同温度由于浸入电解液的金属因处于不同温度的情况形成的。的情况形成的。电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学铁钉铁钉-铜铜（a）和锌和锌-铁钉铁钉（b）在在3%NaCl琼脂溶液中的腐蚀电池琼脂溶液中的腐蚀电池锌片在锌片在3%NaCl琼脂琼脂溶液中的氧浓差电池溶液中的氧浓差电池电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学(2)(2)微观腐蚀电池微观腐蚀电池 由于金属表面存在电化学不均匀性，产生许由于金属表面存在电化学不均匀性，产生许多微小的电极，由这些微电极而形成的电池成微多微小的电极，由这些微电极而形成的电池成微电池。电池。化学成分不均匀性：杂质，成分偏析，夹杂物化学成分不均匀性：杂质，成分偏析，夹杂物组织结构不均匀性：晶界，多相组织结构不均匀性：晶界，多相物理状态的不均匀性：变形、应力物理状态的不均匀性：变形、应力金属表面膜的不完整性金属表面膜的不完整性为什么形成这种腐蚀电池后，金属的腐蚀速度为什么形成这种腐蚀电池后，金属的腐蚀速度加快了？加快了？电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学腐蚀电池的作用：腐蚀电池的作用：主要分析异种金属接触引起的腐蚀电池。主要分析异种金属接触引起的腐蚀电池。(1)(1)一种金属一种金属M1 腐蚀、另一种金属腐蚀、另一种金属M2 不腐蚀不腐蚀Ee1 Ee,k Ee2断开时：断开时：连通时：连通时：M1 M1n+neO+ne RM1 上上:M1 M1n+neO+ne RM1 上上:M2上上:O+ne RM2 上上:电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学Ee1Ee2Ee,k-EI断开时：断开时：M1 的电极电位为的电极电位为EcM2 的电极电位为的电极电位为Ee,k连通时：连通时：M1、M2电极电位为电极电位为EcEcIcEcIcM1 的腐蚀电流为的腐蚀电流为IcM1 的腐蚀电流为的腐蚀电流为Ic加速了加速了M1 的腐蚀的腐蚀假定假定S1=S2电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学Ee1Ee2Ee,k-EI(2)(2)M1、M2 都腐蚀都腐蚀Ee1 Ee2 Ee,kIc1Ec1断开时：断开时：M1 的电极电位为的电极电位为Ec1M1 的腐蚀电流为的腐蚀电流为Ic1M2 的电极电位为的电极电位为Ec2M2 的腐蚀电流为的腐蚀电流为Ic2Ec2Ic2连通时：连通时：M1、M2 的电极电位为的电极电位为EcM1 的腐蚀电流为的腐蚀电流为Ic1M2 的腐蚀电流为的腐蚀电流为Ic2Ic1Ic2Ec促进了促进了M M1 1的的腐蚀，抑制腐蚀，抑制了了M M2 2的腐蚀的腐蚀电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学自腐蚀电池自腐蚀电池自腐蚀电池自腐蚀电池异金属异金属腐蚀电池腐蚀电池电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学合金腐蚀电池的图解合金腐蚀电池的图解通常：基体为通常：基体为阳极相阳极相A，第二相为第二相为阴极相阴极相K 合金合金自腐蚀自腐蚀异金属耦合时的腐蚀异金属耦合时的腐蚀电子课件船舶腐蚀与防护2_第1章电化学腐蚀动力学