金属腐蚀学金属腐蚀学 (6).ppt

电化学腐蚀动力学 极化控制下的腐蚀动力学方程 1金属腐蚀学章节Chapter01极化控制下的腐蚀动力学方程01u根据电化学动力学理论，电极过程通常包括下面几个串联进行的基本步骤：u反应粒子（离子、分子）向电极表面的传递，即液相传质步骤、反应粒子在电极表面或表面附近液层中进行的前置转化步骤；u反应粒子在电极/溶液界面上发生的电荷转移步骤，亦即电化学反应步骤；u电荷传递步骤的产物在电极表面或表面附近液层中进行的随后转化步骤；u反应产物转入稳定状态（生成新相），或由电极表面附近向溶液内部传递。极化控制下的腐蚀动力学方程式 01如果电荷转移过程是整个电极过程的控制步骤，这时将发生电化学极化，或叫活化极化。当溶液中反应物或反应产物的扩散过程是整个电极过程的控制步骤时，将发生浓差极化。极化控制下的腐蚀动力学方程式 最慢的步骤称为控制步骤01u金属腐蚀速度由电化学极化控制的腐蚀过程，称为电化学极化控制的腐蚀过程。例如，钢铁在盐酸中的析氢腐蚀。这时，唯一的阴极去极化剂为溶液中的氢离子。而且氢离子的还原反应和金属的阳极溶解反应都由电化学极化控制。下面讨论在这种情况下腐蚀金属电极的电化学极化方程式。电化学极化控制下的腐蚀动力学方程式 01u不同金属电极的交换电流密度差异很大u交换电流密度越大，代表电化学反应的阻力越小，反应的可逆程度越高。u电位处于平衡电位Ee，i=0电化学极化控制下的腐蚀动力学方程式 铁Fe Fe2+2eFe2+2e Fe交换电流密度（i0）（1）单电极反应的电化学极化方程式01u交换电流密度受电极反应物质的浓度、反应活化能和温度等因素的影响：uC：参与反应的氧化性物质或还原性物质的浓度uE：电极表面氧化或还原反应的活化能uA：指前因子电化学极化控制下的腐蚀动力学方程式（1）单电极反应的电化学极化方程式01u当电极发生极化时，电极电位通过影响氧化和还原反应的活化能来改变氧化和还原电流的大小。u例如：当电极电位相比平衡电位高E时电化学极化控制下的腐蚀动力学方程式（1）单电极反应的电化学极化方程式01电化学极化控制下的腐蚀动力学方程式（1）单电极反应的电化学极化方程式01电化学极化控制下的腐蚀动力学方程式（1）单电极反应的电化学极化方程式当 2.3/时单电极反应的Tafel方程式 01电化学极化控制下的腐蚀动力学方程式（1）单电极反应的电化学极化方程式E平衡电位