第3章_电化学腐蚀动力学.pptx
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1、3.1 腐蚀电池的电极过程(1)阳极过程 阳极金属发生化学溶解或钝化的过程第一步 金属离子离开晶格转变为表面吸附原子 M晶格M吸附第二步 表面吸附原子越过双电层进行放电转变为水合阳离子 M吸附+mH2OMn+ne第三步 水合阳离子从双电层溶液侧向溶液深处迁移 第1页/共24页(2)阴极过程 在阴极区吸收电子发生还原反应的过程,主要有:析氢反应 吸氧反应 高价离子还原 氧化性酸还原 有机物的还原第2页/共24页3.根据腐蚀破坏形式全面腐蚀(general corrosion)腐蚀发生在整个金属表面上,结果主要是重量减少、壁厚减薄。全面腐蚀可以是均匀性的,也可以是不均匀性的。例如:碳钢在强酸、强碱
2、溶液中发生的腐蚀;钢材在大气中的腐蚀。第3页/共24页局部腐蚀(localized corrosion)腐蚀主要集中在或局限在金属的某一特定部位,而其他部位几乎未被腐蚀。八大局部腐蚀形态:点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、氢脆 另外,磨损腐蚀、浓差腐蚀等也属于局部腐蚀。第4页/共24页3.2 腐蚀速率与极化 当电极上有净电流通过时,电极电位显著地偏离了未通净电流的起始电位值,这种现象叫极化。举例ArKVCuZn参比电极高阻电压表 3%NaCl极化作用使电池两电极之间电位差减小、电流密度降低,从而减缓了腐蚀速率。极化是决定腐蚀速率的主要因素第5页/共24页*阳极
3、极化和阴极极化的极化程度和方向都不相同。*混合电位(腐蚀电位)(思考题?)外电流为阳极极化电流时,其电极电位向正正的方向移动,称为阳极极化阳极极化外电流为阴极极化电流时,其电极电位向负负的方向移动,称为阴极极化阴极极化阴极极化阳极极化kakakaak通路前 通路后 tk 阴极开路电位,伏a 阳极开路电位,伏第6页/共24页过电位为了表示电位偏离平衡电位的程度,把某一极化电流密度下,极化电位与平衡电位之差的绝对值称为该电极反应的过电位,。阳极极化时,ae阴极极化时,ke 过电位总为正值,与极化电流的大小密切相关第7页/共24页+-DD-二、极化现象的原因阳极极化原因1 电化学极化或活化极化2 浓
4、差极化3 电阻极化(钝化)第8页/共24页阳极活化极化(电化学步骤)当金属离子进入溶液的反应速度小于电子由阳极通过导线流向阴极的速度,则阳极就会有过多的正电荷积累,从而改变双电层的电荷分布及双电层间的电势差,使阳极向正方向移动。第9页/共24页阳极浓差极化(扩散步骤)阳极溶解产生的金属离子,首先进入阳极表面附近的液层中,使之与溶液深处产生浓度差。由于阳极表面金属离子扩散速度制约,阳极附近金属离子浓度逐渐升高,相当于电极插入高浓度金属离子的溶液中,导致电势变正,产生阳极极化。第10页/共24页阳极电阻极化 当金属表面有氧化膜,或在腐蚀过程中形成膜时,膜的电阻率远高于基体金属,则阳极电流通过此膜时
5、,使电势显著变正,由此引起极化。*通常只在阳极极化中发生第11页/共24页阴极极化原因1 阴极活化极化当阴极还原反应速率小于小于电子进入阴极的速率电子在阴极堆积,电子密度增高使阴极电位向负的方向移动,产生阴极极化2 阴极浓差极化*为什么阴极浓差极化比阳极浓差极化更加显著?(问题)第12页/共24页二、极化现象的本质电子迁移的速度大于电极反应及相关步骤完成的速度在阳极上,电子迅速转移,致使金属离子过剩从而在阳极上积累,导致阳极电位正移。在阴极上,电子迅速流入,来不及与溶液中的氧化剂反应而消耗,致使阴极上电子过剩,导致其电极电位负移。*极化减小了腐蚀电流,对减缓电化学腐蚀有益。而对于原电池则希望尽
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