氢去极化腐蚀与氧去极化腐蚀学习教案.pptx
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1、会计学1氢去极化腐蚀氢去极化腐蚀(fsh)与氧去极化腐蚀与氧去极化腐蚀(fsh)第一页,共61页。2氢去极化腐蚀氢去极化腐蚀(fsh):氢离子作为去极化剂的腐:氢离子作为去极化剂的腐蚀蚀(fsh)过程过程氧去极化腐蚀氧去极化腐蚀(fsh):氧作为去极化剂的腐蚀:氧作为去极化剂的腐蚀(fsh)过程过程第1页/共61页第二页,共61页。3第一节第一节 电化学腐蚀电化学腐蚀(fsh)(fsh)的阴极过程的阴极过程 金属腐蚀阴极过程金属腐蚀阴极过程(guchng)的类型:的类型:(1)溶液)溶液(rngy)中阳离子中阳离子的还原的还原第2页/共61页第三页,共61页。4(2)溶液)溶液(rngy)中阴
2、离子的中阴离子的还原还原(3)溶液中的中性)溶液中的中性(zhngxng)分子的还分子的还原原第3页/共61页第四页,共61页。5(4)不溶性产物)不溶性产物(chnw)的还原的还原(5)溶液)溶液(rngy)中有机化合物的还中有机化合物的还原原有时有时(yush)两个或多个阴极过程共同构成电化学腐蚀的总的阴极过程两个或多个阴极过程共同构成电化学腐蚀的总的阴极过程第4页/共61页第五页,共61页。6第二节第二节 氢去极化腐蚀氢去极化腐蚀(fsh)(fsh)氢去极化的基本氢去极化的基本(jbn)步骤:步骤:氢离子在电极上总的还原氢离子在电极上总的还原(hun yun)反应:反应:酸性溶液中:酸性
3、溶液中:第5页/共61页第六页,共61页。7碱性碱性(jin xn)溶液中:溶液中:大多数金属电极第二个步骤氢离子与电子结合大多数金属电极第二个步骤氢离子与电子结合(jih)的电化学的电化学步骤最慢,是控制步骤步骤最慢,是控制步骤第6页/共61页第七页,共61页。81.吸吸附附在在金金属属表表面面的的氢氢原原子子能能够够渗渗入入金金属属并并在在金金属属内内扩扩散散,有可能造成氢脆等损害。有可能造成氢脆等损害。2.金金属属表表面面吸吸附附氢氢原原子子浓浓度度愈愈大大,则则渗渗入入金金属属的的氢氢原原子子愈愈多多,氢损害的危害性愈大。氢损害的危害性愈大。3.因因此此,凡凡是是在在金金属属表表面面发
4、发生生(fshng)析析氢氢反反应应,如如金金属属在在酸酸性性溶溶液液中中发发生生(fshng)析析氢氢腐腐蚀蚀,金金属属的的酸酸洗洗除除锈锈,电镀,阴极保护,都应当注意是否会造成氢损伤问题。电镀,阴极保护,都应当注意是否会造成氢损伤问题。氢脆氢脆第7页/共61页第八页,共61页。9氢去极化的阴极极化曲线氢去极化的阴极极化曲线(qxin)与氢过电位与氢过电位电流密度电流密度i1时的氢过电位时的氢过电位(din wi):hH=je,H-jk电流密度大到一定电流密度大到一定(ydng)程度时:程度时:第8页/共61页第九页,共61页。10第9页/共61页第十页,共61页。11常数常数a与电极材料、
5、表面状态、溶液与电极材料、表面状态、溶液(rngy)组成、浓度及温度有组成、浓度及温度有关。不同材料的电极表面对氢离子还原析出氢的反应有很不相同的关。不同材料的电极表面对氢离子还原析出氢的反应有很不相同的催化作用催化作用(1)高氢过电位)高氢过电位(din wi)金属(金属(a=1.0-1.5),主要有铅、铊、汞、),主要有铅、铊、汞、镉、锌、镓、铋、锡镉、锌、镓、铋、锡(2)中氢过电位金属)中氢过电位金属(jnsh)(a=0.5-0.7),主要有铁、钴、镍、铜、),主要有铁、钴、镍、铜、钨、金钨、金(3)低氢过电位金属低氢过电位金属(a=0.1-0.3),主要有铂和钯等铂族金属),主要有铂和
6、钯等铂族金属第10页/共61页第十一页,共61页。12常数常数b即常用对数塔菲尔斜率即常用对数塔菲尔斜率(xil),与电极材料无关,与电极材料无关第11页/共61页第十二页,共61页。13表面状态:粗糙表面状态:粗糙(cco)表面的氢过电位较小表面的氢过电位较小溶液的溶液的pH值:在酸性溶液中,值:在酸性溶液中,pH每增加每增加1单位单位(dnwi),氢过电位增加,氢过电位增加59毫伏;在碱性溶液中,毫伏;在碱性溶液中,pH每增加每增加1单位单位(dnwi),氢过电位减小,氢过电位减小59毫伏;毫伏;温度温度(wnd):温度:温度(wnd)每增加每增加1,氢过电位约减小,氢过电位约减小2毫伏毫
7、伏第12页/共61页第十三页,共61页。14第13页/共61页第十四页,共61页。15金属在酸中腐蚀的阳极金属在酸中腐蚀的阳极(yngj)过程过程金属在酸中腐蚀的阳极活性溶解金属在酸中腐蚀的阳极活性溶解(rngji)反应通式:反应通式:1.金属原子离开金属晶格成为金属原子离开金属晶格成为(chngwi)吸附在金属表面上的吸附原子吸附在金属表面上的吸附原子2.溶液组分在金属表面上的吸附溶液组分在金属表面上的吸附3.水化金属离子的形成水化金属离子的形成4.水化金属离子离开金属表面附近的溶液层向溶液水化金属离子离开金属表面附近的溶液层向溶液深处扩散深处扩散第14页/共61页第十五页,共61页。16铁
8、在酸中活性腐蚀时阳极反应铁在酸中活性腐蚀时阳极反应(fnyng)的机理:的机理:表面活性比较低的铁(区域表面活性比较低的铁(区域(qy)熔融或在真空中重结晶的铁):熔融或在真空中重结晶的铁):表面活性比较表面活性比较(bjio)高的铁(表面上晶体缺陷和位错高的铁(表面上晶体缺陷和位错露头等密度比较露头等密度比较(bjio)高的铁):高的铁):快快慢慢快快第15页/共61页第十六页,共61页。17铁在酸中腐蚀铁在酸中腐蚀(fsh)的特点:的特点:1.1.如果酸溶液中没有其它电极电位比氢电极电位更正的去极化剂,那么如果酸溶液中没有其它电极电位比氢电极电位更正的去极化剂,那么(n me)(n me)
9、腐蚀的阴极过腐蚀的阴极过程仅为析氢反应;程仅为析氢反应;2.2.2.2.在绝大多数情况下,铁在酸溶液中的腐蚀是在表面上没有钝化膜或其它成相膜存在的情在绝大多数情况下,铁在酸溶液中的腐蚀是在表面上没有钝化膜或其它成相膜存在的情况下进行。因此,铁在氧化性较弱或非氧化性酸溶液中的腐蚀是活性区的腐蚀;况下进行。因此,铁在氧化性较弱或非氧化性酸溶液中的腐蚀是活性区的腐蚀;3.3.3.3.在大多数情况下,铁在酸溶液中的腐蚀从宏观上看是均匀腐蚀,不能明确在金属表面上在大多数情况下,铁在酸溶液中的腐蚀从宏观上看是均匀腐蚀,不能明确在金属表面上区分出阳极和阴极区;区分出阳极和阴极区;4.4.4.4.实验证明,如
10、果酸溶液中氢离子浓度大于实验证明,如果酸溶液中氢离子浓度大于10-3mol/L,10-3mol/L,则氢离子还原的阴极反应过程的浓则氢离子还原的阴极反应过程的浓度极化可以忽略不计。度极化可以忽略不计。铁在酸中的腐蚀铁在酸中的腐蚀(fsh)第16页/共61页第十七页,共61页。18铁在氧化性较弱或非氧化性酸溶液中的腐蚀铁在氧化性较弱或非氧化性酸溶液中的腐蚀(fsh)可认为是活性区的均匀腐蚀可认为是活性区的均匀腐蚀(fsh):金金属属在在酸酸溶溶液液(rngy)(rngy)中中活活性性腐腐蚀蚀时时腐腐蚀蚀电电位位随随溶溶液液(rngy)(rngy)的的pHpH值值降降低低而而变变正正,这这是是由由
11、于于析析氢氢反反应应的的电电位位电电位位随随pHpH值值降降低低而而变变正正,因因而而铁铁在在酸酸溶溶液液(rngy)(rngy)中中活活性性腐腐蚀蚀时的腐蚀速度随着时的腐蚀速度随着pHpH值降低而增大值降低而增大第17页/共61页第十八页,共61页。19氢去极化腐蚀氢去极化腐蚀(fsh)概况概况发生氢去极化腐蚀的前提:金属发生氢去极化腐蚀的前提:金属(jnsh)的电极电位比析氢反应的电极电位更负的电极电位比析氢反应的电极电位更负第18页/共61页第十九页,共61页。20当当氢氢电电极极电电位位一一定定时时,金金属属的的电电极极电电位位越越负负,发发生生(fshng)氢氢去去极极化化腐腐蚀蚀的
12、的倾倾向向越越大大。对对于于纯纯金金属属来来说说,氢氢去去极极化化腐腐蚀蚀没没有有明明显显的的阳阳极极区区和和阴阴极极区区划划分分,金金属属腐腐蚀蚀速速度度很很大大程程度度取取决决于于在在该该金金属属上上析析氢氢反应的过电位。反应的过电位。纯金属纯金属(jnsh):电位更正电位更正(gngzhng)的杂质:的杂质:如如果果杂杂质质上上的的氢氢过过电电位位比比基基体体金金属属上上的的过过电电位位低低,则则阴阴极极反反应应过过程程将将主主要要在在杂杂质质表表面面上上进进行行。氢氢过过电电位位高高的的杂杂质质将将使使基基体体金金属属的的腐腐蚀蚀速速度度减减小小,而而氢过电位低的杂质将使金属的腐蚀速度
13、增大。氢过电位低的杂质将使金属的腐蚀速度增大。第19页/共61页第二十页,共61页。21第20页/共61页第二十一页,共61页。22第21页/共61页第二十二页,共61页。23铁在稀硫酸中的腐蚀铁在稀硫酸中的腐蚀(fsh)速度比锌大速度比锌大铂盐效应铂盐效应第22页/共61页第二十三页,共61页。24铁铁溶溶解解(rngji)反反应应的的活活化化极极化化较较大大,氢氢在在铁铁上上析析出出反反应应的的过过电电位位又又不不是是很很小小,属属于于混合控制混合控制第23页/共61页第二十四页,共61页。25第24页/共61页第二十五页,共61页。26铜在氨水铜在氨水(n shu)中也能发生氢去极化腐蚀
14、中也能发生氢去极化腐蚀第25页/共61页第二十六页,共61页。27铝和不锈钢:阳极铝和不锈钢:阳极(yngj)极化控制极化控制第26页/共61页第二十七页,共61页。28硝酸硝酸(xio sun):第27页/共61页第二十八页,共61页。29氢去极化腐蚀氢去极化腐蚀(fsh)的特征的特征1.阴极反应阴极反应(fnyng)的浓度极化较小,可忽略,溶液的流速或的浓度极化较小,可忽略,溶液的流速或外加搅拌作用对氢去极化腐蚀的影响不大外加搅拌作用对氢去极化腐蚀的影响不大2.与溶液的与溶液的pH值关系很大:腐蚀速度及氢过电位值关系很大:腐蚀速度及氢过电位(din wi)随之改随之改变变3.与金属材料的本
15、质及表面状态有关与金属材料的本质及表面状态有关:阴极性杂质对腐蚀的促进作用:阴极性杂质对腐蚀的促进作用是由于接触腐蚀效应,其大小与氢过电位有关是由于接触腐蚀效应,其大小与氢过电位有关4.与阴极面积有关与阴极面积有关5.与温度有关与温度有关:温度升高过电位减小,而且阳极及阴极反应都将加:温度升高过电位减小,而且阳极及阴极反应都将加快快第28页/共61页第二十九页,共61页。30第二节第二节 氧去极化腐蚀氧去极化腐蚀(fsh)(fsh)氧还原反应可以在正得多的电位下进行,因此氧去极化腐蚀氧还原反应可以在正得多的电位下进行,因此氧去极化腐蚀(fsh)比氢去极化腐蚀比氢去极化腐蚀(fsh)更为普遍。大
16、多数金属在中性和碱性溶液中以及少数正电性金属在含有溶解氧的弱酸性溶液中的腐蚀更为普遍。大多数金属在中性和碱性溶液中以及少数正电性金属在含有溶解氧的弱酸性溶液中的腐蚀(fsh)都属于氧去极化腐蚀都属于氧去极化腐蚀(fsh)第29页/共61页第三十页,共61页。31氧向金属表面的输送氧向金属表面的输送(sh sn)过程过程 氧去极化阴极过程氧去极化阴极过程(guchng)浓度极化很突出:浓度极化很突出:1.氧分子向电极表面输送只能氧分子向电极表面输送只能(zh nn)依靠对流依靠对流和扩散和扩散2.氧在溶液中的浓度很小氧在溶液中的浓度很小3.不发生气体析出,不存在附加搅拌不发生气体析出,不存在附加
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