第二章3材料腐蝕原理ppt課件

1、第二章材料腐蝕原理第三節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕原理2022-2-6二、平衡電極電位和非平衡電極電位二、平衡電極電位和非平衡電極電位 當(dāng)金屬當(dāng)金屬(例如例如Zn，Cu，Ag等等)置入它們自身離子的置入它們自身離子的溶液溶液(如如ZnSO4，CuSO4，AgNO3)中，電極界面中，電極界面上進(jìn)行的可逆電極反應(yīng)建立起電化學(xué)平衡上進(jìn)行的可逆電極反應(yīng)建立起電化學(xué)平衡金屬置于自身離子的溶液中金屬置于自身離子的溶液中正、反向反應(yīng)速率相等，即通過金屬正、反向反應(yīng)速率相等，即通過金屬-溶液界面的物質(zhì)轉(zhuǎn)移和電荷轉(zhuǎn)移溶液界面的物質(zhì)轉(zhuǎn)移和電荷轉(zhuǎn)移速率在兩個方向上都達(dá)到動態(tài)平衡。此時建立起的電極電位稱為平衡電速率在兩個方向

2、上都達(dá)到動態(tài)平衡。此時建立起的電極電位稱為平衡電極電位。平衡電極電位與溶掖中金屬離子的活度和溫度有關(guān)，可根據(jù)化極電位。平衡電極電位與溶掖中金屬離子的活度和溫度有關(guān)，可根據(jù)化學(xué)熱力學(xué)推導(dǎo)的能斯待學(xué)熱力學(xué)推導(dǎo)的能斯待(Nernst)方程計算，即方程計算，即2022-2-6 當(dāng)金屬電極上同時存在兩個或兩個以上不同物質(zhì)參與的電當(dāng)金屬電極上同時存在兩個或兩個以上不同物質(zhì)參與的電化學(xué)反應(yīng)時，電極上不可能出現(xiàn)物質(zhì)交換和電荷交換均達(dá)化學(xué)反應(yīng)時，電極上不可能出現(xiàn)物質(zhì)交換和電荷交換均達(dá)到平衡的狀態(tài)，這種情況下的電極電位稱為非平衡電極電到平衡的狀態(tài)，這種情況下的電極電位稱為非平衡電極電位，或不可逆電極電位。不服從位

3、，或不可逆電極電位。不服從NernstNernst方程方程上述電極反應(yīng)屬于不可逆的，因為電極過程中即使陰極與上述電極反應(yīng)屬于不可逆的，因為電極過程中即使陰極與陽極過程反應(yīng)速率相等，達(dá)到了電荷交換平衡，但物質(zhì)交陽極過程反應(yīng)速率相等，達(dá)到了電荷交換平衡，但物質(zhì)交換達(dá)不到平衡。非平衡電極電位可以是穩(wěn)定的也可以是換達(dá)不到平衡。非平衡電極電位可以是穩(wěn)定的也可以是不穩(wěn)定的。當(dāng)從金屬到溶液和從溶液到金屬間的電荷轉(zhuǎn)移不穩(wěn)定的。當(dāng)從金屬到溶液和從溶液到金屬間的電荷轉(zhuǎn)移速率相等時，就可以達(dá)到穩(wěn)定電位。速率相等時，就可以達(dá)到穩(wěn)定電位。2022-2-6三、電化學(xué)腐蝕傾向的判斷和電動序三、電化學(xué)腐蝕傾向的判斷和電動序

4、等溫、等壓條件下可逆電池所做的最大有用電功等溫、等壓條件下可逆電池所做的最大有用電功W W等于系等于系統(tǒng)反應(yīng)吉布斯自由能的減小，即：統(tǒng)反應(yīng)吉布斯自由能的減小，即：在忽略液接界電位的情況下，原電池的電動勢在忽略液接界電位的情況下，原電池的電動勢E E等于正極平衡等于正極平衡電位與負(fù)極平衡電位之差即等于陰極反應(yīng)的平衡電位與陽電位與負(fù)極平衡電位之差即等于陰極反應(yīng)的平衡電位與陽極反應(yīng)的平衡電位之差即極反應(yīng)的平衡電位之差即 2022-2-6金屬電化學(xué)腐蝕傾向的電極電位判據(jù)：金屬電化學(xué)腐蝕傾向的電極電位判據(jù)：2022-2-6由于金屬的平衡電極電位與金屬本性、溶液成分、溫度和壓力有由于金屬的平衡電極電位與金

5、屬本性、溶液成分、溫度和壓力有關(guān)，有些情況下不易得到平衡電極電位的數(shù)值，為簡便起見，通關(guān)，有些情況下不易得到平衡電極電位的數(shù)值，為簡便起見，通常利用常利用25時金屬的標(biāo)淮電極電位作為電化學(xué)腐蝕傾向的熱力學(xué)時金屬的標(biāo)淮電極電位作為電化學(xué)腐蝕傾向的熱力學(xué)判據(jù)。判據(jù)。E：該可逆電池的電動勢該可逆電池的電動勢E標(biāo)與該金屬電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電位標(biāo)與該金屬電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電位E(或或表示為表示為E M n+/M)的關(guān)系為的關(guān)系為2022-2-62022-2-6按照金屬在按照金屬在25C的標(biāo)準(zhǔn)電極電位的標(biāo)準(zhǔn)電極電位E值由低值由低(負(fù)負(fù))值到值到高高(正正)值逐漸增大的次序排列，得到的次序表稱之為電值逐漸增大的次序

6、排列，得到的次序表稱之為電動序或標(biāo)準(zhǔn)電位序。標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電位規(guī)定為零，電動序或標(biāo)準(zhǔn)電位序。標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電位規(guī)定為零，電位比氫的標(biāo)準(zhǔn)電極電位低位比氫的標(biāo)準(zhǔn)電極電位低(負(fù)負(fù))的金屬稱為負(fù)電性金屬，的金屬稱為負(fù)電性金屬，而電位比氫的標(biāo)準(zhǔn)電極電位高而電位比氫的標(biāo)準(zhǔn)電極電位高(正正)的金屬稱為正電性金的金屬稱為正電性金屬。金屬的負(fù)電性愈強(qiáng)，則其轉(zhuǎn)入溶液成為離子狀態(tài)屬。金屬的負(fù)電性愈強(qiáng)，則其轉(zhuǎn)入溶液成為離子狀態(tài)的趨勢愈大。的趨勢愈大。2022-2-6利用電動序中的標(biāo)準(zhǔn)電極電位，可以方便地判斷金屬的電化利用電動序中的標(biāo)準(zhǔn)電極電位，可以方便地判斷金屬的電化學(xué)腐蝕傾向。例如，鐵在酸中的腐蝕反應(yīng)，實際上可分為鐵學(xué)

7、腐蝕傾向。例如，鐵在酸中的腐蝕反應(yīng)，實際上可分為鐵的氧化和氫離子的還原兩個電化學(xué)反應(yīng)，即的氧化和氫離子的還原兩個電化學(xué)反應(yīng)，即2022-2-6同理，銅在含氧與不含氧酸性溶液同理，銅在含氧與不含氧酸性溶液(PH0)中可能發(fā)生的電化學(xué)中可能發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)為反應(yīng)為應(yīng)當(dāng)指出的是，用標(biāo)誰電極電位應(yīng)當(dāng)指出的是，用標(biāo)誰電極電位E作為金屬腐蝕傾向的判作為金屬腐蝕傾向的判據(jù)雖簡單易行，但很粗略，有一定的局限性。首先，金屬據(jù)雖簡單易行，但很粗略，有一定的局限性。首先，金屬電極體系在大多數(shù)情況下是處于非標(biāo)推狀態(tài)的，其次，表電極體系在大多數(shù)情況下是處于非標(biāo)推狀態(tài)的，其次，表中的數(shù)據(jù)都是指金屬在裸露狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)電極電

8、位，而大中的數(shù)據(jù)都是指金屬在裸露狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)電極電位，而大多數(shù)金屬表面被一層氧化膜所覆蓋。氧化膜的致密、完整多數(shù)金屬表面被一層氧化膜所覆蓋。氧化膜的致密、完整性的程度將給金屬腐蝕行為帶來顯著影陶。性的程度將給金屬腐蝕行為帶來顯著影陶。2022-2-6 必須注意的是，不管是使用電極電位判據(jù)，必須注意的是，不管是使用電極電位判據(jù)，還是使用吉布斯自由能判據(jù)，都只能判斷還是使用吉布斯自由能判據(jù)，都只能判斷金屬腐蝕的可能性及腐蝕傾向的大小，而金屬腐蝕的可能性及腐蝕傾向的大小，而不能確定腐蝕速度的大小。腐蝕傾向大的不能確定腐蝕速度的大小。腐蝕傾向大的金屬不一定腐蝕速度大。速度問題是屬于金屬不一定腐蝕速度大

9、。速度問題是屬于動力學(xué)討論的范疇。金屬實際的耐腐蝕性動力學(xué)討論的范疇。金屬實際的耐腐蝕性主要看它在指定環(huán)境下的腐蝕速度。主要看它在指定環(huán)境下的腐蝕速度。2022-2-6四、電位四、電位-pH圖及其應(yīng)用圖及其應(yīng)用 1.電位電位-pH圖原理：圖原理： 常見的金屬腐蝕過程一般都發(fā)生在與水溶液接常見的金屬腐蝕過程一般都發(fā)生在與水溶液接觸的環(huán)境中。水溶液中除了其他離子外，總含有觸的環(huán)境中。水溶液中除了其他離子外，總含有H+和和OH-，因此對于有，因此對于有H+和和OH-參加的腐蝕反應(yīng)參加的腐蝕反應(yīng)來說，電極電位也將隨溶液的來說，電極電位也將隨溶液的pH值變化而變化。值變化而變化。將金屬腐蝕體系中各種反應(yīng)

10、的平衡電位與溶液將金屬腐蝕體系中各種反應(yīng)的平衡電位與溶液pH值的函數(shù)關(guān)系繪制成圖，就能直觀地從圖上判斷值的函數(shù)關(guān)系繪制成圖，就能直觀地從圖上判斷在給定條件下發(fā)生腐蝕反應(yīng)的可能性，這種圖稱在給定條件下發(fā)生腐蝕反應(yīng)的可能性，這種圖稱為電位為電位-pH圖。圖。 電位電位-pH圖是以平衡電位為縱坐標(biāo)，圖是以平衡電位為縱坐標(biāo)，pH值為橫坐值為橫坐標(biāo)的電化學(xué)平衡相圖。標(biāo)的電化學(xué)平衡相圖。2022-2-6根據(jù)參加電極反應(yīng)的物質(zhì)不同，電位根據(jù)參加電極反應(yīng)的物質(zhì)不同，電位-pH-pH圖上的曲線可分為圖上的曲線可分為3 3類類 1.反應(yīng)只與電極電位有關(guān)，而與溶液的反應(yīng)只與電極電位有關(guān)，而與溶液的pH值無關(guān)：這類反

11、值無關(guān)：這類反應(yīng)的特點是電極反應(yīng)必然有電子參與，而無應(yīng)的特點是電極反應(yīng)必然有電子參與，而無H+或或OH-參參與。與。顯然，這類反應(yīng)的平衡電位與顯然，這類反應(yīng)的平衡電位與pH值無關(guān)在一定溫度下，隨比值值無關(guān)在一定溫度下，隨比值aAa/aBb的變化而變化。當(dāng)?shù)淖兓兓?。?dāng)aAa/aBb一定時，一定時，Ee也將固定，在電位也將固定，在電位-pH圖上這類反圖上這類反應(yīng)為一條水平線。應(yīng)為一條水平線。2022-2-62 反應(yīng)只與反應(yīng)只與pH值有關(guān)，而與電極電位無關(guān)值有關(guān)，而與電極電位無關(guān) 這類反應(yīng)的特點是有這類反應(yīng)的特點是有H+或或OH-參與，而無電子參與的化學(xué)反應(yīng)，因參與，而無電子參與的化學(xué)反應(yīng)，因此

12、這類反應(yīng)不構(gòu)成電極反應(yīng)，不能用此這類反應(yīng)不構(gòu)成電極反應(yīng)，不能用Nernst方程表示電位與方程表示電位與pH的關(guān)系。的關(guān)系。在電位在電位-pH圖上，這類反應(yīng)表示為一垂直線段。圖上，這類反應(yīng)表示為一垂直線段。例如，例如，2022-2-63反應(yīng)既與電極電位有關(guān)，又與溶液的反應(yīng)既與電極電位有關(guān)，又與溶液的pH值有關(guān)值有關(guān)2022-2-6上述分別代表三類上述分別代表三類不同反應(yīng)的線不同反應(yīng)的線(水平水平線、垂直線和斜線線、垂直線和斜線)都是兩相平衡線，都是兩相平衡線，它們將整個電位它們將整個電位-pH圖坐標(biāo)平面劃分成圖坐標(biāo)平面劃分成若干區(qū)域，這些區(qū)若干區(qū)域，這些區(qū)域分別代表某些物域分別代表某些物質(zhì)的熱力

13、學(xué)穩(wěn)定區(qū)，質(zhì)的熱力學(xué)穩(wěn)定區(qū)，線段的交點則表示線段的交點則表示兩種以上不同價態(tài)兩種以上不同價態(tài)物質(zhì)共存時的狀況。物質(zhì)共存時的狀況。2022-2-6五、電化學(xué)腐蝕動力學(xué)五、電化學(xué)腐蝕動力學(xué)腐蝕電池的電極過程腐蝕電池的電極過程 1 1 陽極過程陽極過程 在金屬構(gòu)成腐蝕原電池后，電極電位較低的金屬作為陽極在金屬構(gòu)成腐蝕原電池后，電極電位較低的金屬作為陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，因此對于金屬電極，陽極過程就是金屬發(fā)發(fā)生氧化反應(yīng)，因此對于金屬電極，陽極過程就是金屬發(fā)生電化學(xué)溶解或陽極鈍化的過程。生電化學(xué)溶解或陽極鈍化的過程。金屬金屬M1和和M2構(gòu)成腐構(gòu)成腐蝕電池，由于蝕電池，由于EM1EM2，M1將作為陽將作為陽極

14、發(fā)生溶解反應(yīng)極發(fā)生溶解反應(yīng)2022-2-6即金屬表面的金屬陽離子在極性溶劑分子即金屬表面的金屬陽離子在極性溶劑分子(如水如水)或離子的作用下，或離子的作用下，離開晶格進(jìn)入溶液。形成溶劑化陽離子或配離子。剩余的電子離開晶格進(jìn)入溶液。形成溶劑化陽離子或配離子。剩余的電子在兩金屬間電位差的作用下，進(jìn)入作為陰極的在兩金屬間電位差的作用下，進(jìn)入作為陰極的M2，這一過程促，這一過程促進(jìn)了進(jìn)了M1的持續(xù)溶解。的持續(xù)溶解。通常金屬的陽極溶解至少由下面幾個步驟組成：通常金屬的陽極溶解至少由下面幾個步驟組成：(1)(1)金屬原子離開晶格，轉(zhuǎn)變?yōu)楸砻嫖皆?，金屬原子離開晶格，轉(zhuǎn)變?yōu)楸砻嫖皆樱?022-2-6(

15、2)(2)在溶劑分子的作用下，表面吸附原子失去電子進(jìn)入金在溶劑分子的作用下，表面吸附原子失去電子進(jìn)入金屬溶液界面雙電層，成為溶劑化陽離子即屬溶液界面雙電層，成為溶劑化陽離子即(3)(3)溶劑化陽離子從雙電層溶液側(cè)向溶液本體的遷移。在金屬浸溶劑化陽離子從雙電層溶液側(cè)向溶液本體的遷移。在金屬浸入溶液后，由于溶劑化作用使金屬離子在溶液相中的能量低于入溶液后，由于溶劑化作用使金屬離子在溶液相中的能量低于金屬相中，于是金屬離于進(jìn)入溶液可以自發(fā)進(jìn)行。其具體歷程金屬相中，于是金屬離于進(jìn)入溶液可以自發(fā)進(jìn)行。其具體歷程一般為；極性的溶劑分子或溶液中的陰離子與表面局部晶格上一般為；極性的溶劑分子或溶液中的陰離子與

16、表面局部晶格上的金屬離子發(fā)生作用，使金屬離子從晶格上遷移到表面，形成的金屬離子發(fā)生作用，使金屬離子從晶格上遷移到表面，形成吸附離子。之后吸附的金屆離子脫離金屬表面，進(jìn)入溶液形成吸附離子。之后吸附的金屆離子脫離金屬表面，進(jìn)入溶液形成水合陽離子。金屬相中由于出現(xiàn)了剩余電子而帶負(fù)電，溶液一水合陽離子。金屬相中由于出現(xiàn)了剩余電子而帶負(fù)電，溶液一側(cè)則由于金屬陽離子的進(jìn)入而帶正電，這樣在金屬溶液界面?zhèn)葎t由于金屬陽離子的進(jìn)入而帶正電，這樣在金屬溶液界面形成雙電層。形成雙電層。2022-2-62、陰極過程、陰極過程 如果沒有去極化劑存在，轉(zhuǎn)移到陰極區(qū)的電于將積累起來，如果沒有去極化劑存在，轉(zhuǎn)移到陰極區(qū)的電于將

17、積累起來，在陰、陽極區(qū)之間建立電場，阻礙電子進(jìn)入陰極區(qū)，進(jìn)而在陰、陽極區(qū)之間建立電場，阻礙電子進(jìn)入陰極區(qū)，進(jìn)而使陽極溶解難以發(fā)生。因此、發(fā)生電化學(xué)腐蝕的基本條件使陽極溶解難以發(fā)生。因此、發(fā)生電化學(xué)腐蝕的基本條件是腐蝕電池和去極化劑同時存在，或者說陽極過程和陰極是腐蝕電池和去極化劑同時存在，或者說陽極過程和陰極過程必須同時進(jìn)行。過程必須同時進(jìn)行。電化學(xué)腐蝕的陰極去極化劑有電化學(xué)腐蝕的陰極去極化劑有H+,O2,NO3-,Cr2O7-，高價，高價金屬離子及一些易被還原的有機(jī)化合物等，這些去極化劑金屬離子及一些易被還原的有機(jī)化合物等，這些去極化劑發(fā)生的反應(yīng)主要有如下幾種類型：發(fā)生的反應(yīng)主要有如下幾種類

18、型：2022-2-6(2).溶液中氫離子的還原反應(yīng)溶液中氫離子的還原反應(yīng)還原反比為陰極過程的腐蝕稱為氫去極化腐蝕還原反比為陰極過程的腐蝕稱為氫去極化腐蝕,稱為析氫腐蝕。稱為析氫腐蝕。以氧的還原反應(yīng)為陰極過程的腐蝕叫氧去極化腐蝕，也叫耗以氧的還原反應(yīng)為陰極過程的腐蝕叫氧去極化腐蝕，也叫耗氧腐蝕。氧腐蝕。(1)溶液小溶解氧的還原反應(yīng)：在中性或堿性溶液中，溶解氧溶液小溶解氧的還原反應(yīng)：在中性或堿性溶液中，溶解氧發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng),生成生成OH-2022-2-62022-2-63 3、金屬的全面腐蝕與局部腐蝕、金屬的全面腐蝕與局部腐蝕2022-2-62022-2-6六、腐蝕速率與極化作用六、腐蝕

19、速率與極化作用1、極化現(xiàn)象、極化現(xiàn)象將面積各為將面積各為10 cm2的的Zn片和片和Cu片浸在質(zhì)量片浸在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為分?jǐn)?shù)為0.03的的NaCl水溶液中，用帶有電流表水溶液中，用帶有電流表和開關(guān)的外電路將和開關(guān)的外電路將Zn片和片和Cu片連接起來，片連接起來，構(gòu)成一個腐蝕電池，已測知構(gòu)成一個腐蝕電池，已測知Zn和和Cu在質(zhì)量在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為分?jǐn)?shù)為0.03的的NaCl水溶液中的開路電位分別水溶液中的開路電位分別為為EZn= -0.83V和和ECu=0.05V，回路電阻，回路電阻R=250，此時，兩電極的穩(wěn)定電位差，此時，兩電極的穩(wěn)定電位差0.05+0.83=0.88V，電池剛接通時，毫安表指，電池剛接通

20、時，毫安表指示的起始瞬間電流值示的起始瞬間電流值 2022-2-6瞬間電流很快下降，經(jīng)過一瞬間電流很快下降，經(jīng)過一段時間后，達(dá)到一個比較穩(wěn)段時間后，達(dá)到一個比較穩(wěn)定的電流值，定的電流值，I2=0.15mAI2=0.15mA2022-2-6過電位過電位電極上方電流通過時，電極上方電流通過時，電極電位電極電位E偏離平衡電位偏離平衡電位Ee(對可逆電極對可逆電極)或穩(wěn)定電或穩(wěn)定電位位Es(對不可逆電極對不可逆電極)的現(xiàn)的現(xiàn)象稱為電極的極化現(xiàn)象，象稱為電極的極化現(xiàn)象，簡稱為極化。電極電位簡稱為極化。電極電位的偏離值稱為極化值。的偏離值稱為極化值。通常引入一新通常引入一新術(shù)語術(shù)語-過電位或超電位過電位或

21、超電位(取正值取正值)來表征電極極來表征電極極化的程度?；某潭?。2022-2-62022-2-6極化分類極化分類根據(jù)極化發(fā)生的區(qū)域，可以把極化分為陽極極化和陰極極化。陰極極化使電極電位負(fù)移降低)，陽極極化使電極電位正移(或升高)。極化分類極化分類根據(jù)產(chǎn)生的原因，極化可分為活化極化(或電化學(xué)極化)，濃差極化和電阻極化。2022-2-6溶入到溶液中的金屬離子擴(kuò)散緩慢時，會使陽極附近的金屬離子濃度增加，阻礙金屬繼續(xù)溶解，產(chǎn)生陽極極化。金屬離子進(jìn)入溶液里的速度小于電子從陽極遷移到陰極的速度，則陽極上會有過多的帶正電荷金屬離子積累，陽極電位向正方向移動，產(chǎn)生陽極極化。金屬表面形成鈍化膜，陽極過程受到阻

22、礙，金屬的溶解速度顯著降低，陽極電位劇烈向正方向移動，稱為電阻極化2、極化原因、極化原因（1陽極極化陽極極化活化極化a濃差極化c電阻極化r陽極極化對抑制陽極極化對抑制, ,降低腐蝕速率是有效的降低腐蝕速率是有效的, ,反之消除陽極極化會加速腐蝕反之消除陽極極化會加速腐蝕2022-2-6（2陰極極化陰極極化 （1 1陰極活化極化：陰極活化極化： 由于電子進(jìn)入陰極的速率大于陰極電化學(xué)反應(yīng)由于電子進(jìn)入陰極的速率大于陰極電化學(xué)反應(yīng)放電的速率因此電子在陰極發(fā)生積累，結(jié)果使放電的速率因此電子在陰極發(fā)生積累，結(jié)果使陰極的電極電化降低，發(fā)生電化學(xué)陰極極化。陰極的電極電化降低，發(fā)生電化學(xué)陰極極化。 （2 2陰極

23、濃差極化：陰極濃差極化： 如果陰極反應(yīng)的反應(yīng)物或產(chǎn)物的擴(kuò)散速率小如果陰極反應(yīng)的反應(yīng)物或產(chǎn)物的擴(kuò)散速率小于陰極放電速率，則反應(yīng)物和產(chǎn)物分別在陰極附于陰極放電速率，則反應(yīng)物和產(chǎn)物分別在陰極附近的液層中濃度降低和升高，阻礙陰極反應(yīng)的近的液層中濃度降低和升高，阻礙陰極反應(yīng)的進(jìn)進(jìn)步進(jìn)行，造成陰極電極電位向負(fù)方向移動，步進(jìn)行，造成陰極電極電位向負(fù)方向移動，產(chǎn)生陰極濃差極化。產(chǎn)生陰極濃差極化。 陰極極化程度越大說明陰極過程受阻越嚴(yán)重。由于陰極過程與陽極過程為共軛陰極極化程度越大說明陰極過程受阻越嚴(yán)重。由于陰極過程與陽極過程為共軛過程，因此陰極極化同樣可以減緩金屬腐蝕。過程，因此陰極極化同樣可以減緩金屬腐蝕。

24、2022-2-6極化的原因極化的原因極化現(xiàn)象的本質(zhì)在于，電子極化現(xiàn)象的本質(zhì)在于，電子的遷移的遷移( (當(dāng)陽極極化時電子當(dāng)陽極極化時電子離開陽極，陰極極化時電子離開陽極，陰極極化時電子流入電極流入電極) )比電極反應(yīng)及其比電極反應(yīng)及其有關(guān)的連續(xù)步驟完成得快有關(guān)的連續(xù)步驟完成得快2022-2-6極化曲線極化曲線極化行為通常用極化曲線來描述。極化行為通常用極化曲線來描述。極化曲線是表示電極電位與極化電極化曲線是表示電極電位與極化電流強(qiáng)度流強(qiáng)度I或極化電流密度或極化電流密度i之間關(guān)系之間關(guān)系的曲線。的曲線。電極在任意一個電流下的極化程度電極在任意一個電流下的極化程度可以用極化率來表示。電位對電流可以用

25、極化率來表示。電位對電流的導(dǎo)數(shù)的導(dǎo)數(shù)dEc/dIc，dEA/dIA分別稱為分別稱為陰極和陽極在該電流密度下的極化陰極和陽極在該電流密度下的極化率。率。2022-2-6腐蝕極化圖腐蝕極化圖2022-2-6腐蝕極化圖腐蝕極化圖假定任何電流下，陰極陽極的極假定任何電流下，陰極陽極的極化率為常數(shù)，稱為化率為常數(shù)，稱為EvansEvans圖圖U. U. R. EvansR. Evans）,S,S所對應(yīng)的電位所對應(yīng)的電位EmixEmix，稱為混合電位。由于稱為混合電位。由于EmixEmix電位下電位下的金屬處于腐蝕狀態(tài)，故混合電的金屬處于腐蝕狀態(tài)，故混合電位就是金屬的自腐蝕電位位就是金屬的自腐蝕電位Eco

26、rrEcorr，對應(yīng)的電流稱為腐蝕電流，用對應(yīng)的電流稱為腐蝕電流，用IcorrIcorr表示。表示。2022-2-6腐蝕極化圖腐蝕極化圖 腐蝕電位是一種不可逆非平衡電位，需由實驗測得，腐腐蝕電位是一種不可逆非平衡電位，需由實驗測得，腐蝕電流表示金屬腐蝕的速率，對于均勻腐蝕和局部腐蝕都蝕電流表示金屬腐蝕的速率，對于均勻腐蝕和局部腐蝕都適用。適用。陰極極化率陰極極化率陽極極化率陽極極化率2022-2-6腐蝕極化圖的應(yīng)用腐蝕極化圖的應(yīng)用 腐蝕極化圖是研究電化學(xué)腐蝕的重要理論工具，利用腐蝕腐蝕極化圖是研究電化學(xué)腐蝕的重要理論工具，利用腐蝕極化圖可以解釋腐蝕過程中所發(fā)生的現(xiàn)象，分析腐蝕過程極化圖可以解釋

27、腐蝕過程中所發(fā)生的現(xiàn)象，分析腐蝕過程的性質(zhì)和影響因素，確定腐蝕的主要控制因素，計算腐蝕的性質(zhì)和影響因素，確定腐蝕的主要控制因素，計算腐蝕速率，研究防腐蝕劑的效果與作用機(jī)理等。速率，研究防腐蝕劑的效果與作用機(jī)理等。 如前所述，當(dāng)電流通過電池時，陰、陽極分別發(fā)生極化。如前所述，當(dāng)電流通過電池時，陰、陽極分別發(fā)生極化。如果當(dāng)電流增加時，電極電位的變化很大，表明電極過程如果當(dāng)電流增加時，電極電位的變化很大，表明電極過程受到的阻礙較大，即電極的極化率較大。反之，當(dāng)電流增受到的阻礙較大，即電極的極化率較大。反之，當(dāng)電流增加時，電極電位的變化很小，表明電極過程受到的阻礙較加時，電極電位的變化很小，表明電極過

28、程受到的阻礙較小，即電極的極化率較小。小，即電極的極化率較小。2022-2-6腐蝕極化圖的應(yīng)用腐蝕極化圖的應(yīng)用當(dāng)體系中有歐姆電阻R時，必須考慮歐姆電位降對腐蝕電池體系的影響。如果R不隨電流變化則歐姆電位降與電流成線性關(guān)系，圖中以直線OB表示。把歐姆電位降直線與陰、陽極極化曲線之一相結(jié)合可得到含歐姆電倫降的腐蝕極化圖，歐姆電位降：又稱歐姆極化。電池或電極通過電流時由于電解液的電阻而引起的電位降。 2022-2-6腐蝕極化圖的應(yīng)用腐蝕極化圖的應(yīng)用忽略歐姆電阻忽略歐姆電阻2022-2-6腐蝕極化圖用于分析腐蝕速率的影響因素腐蝕極化圖用于分析腐蝕速率的影響因素（1 1腐蝕速率與腐蝕電池初始腐蝕速率與腐

29、蝕電池初始電位差的關(guān)系：當(dāng)陰極反應(yīng)及其電位差的關(guān)系：當(dāng)陰極反應(yīng)及其極化曲線相同時，如果金屬陽極極化曲線相同時，如果金屬陽極極化程度較小，金屬的平衡電位極化程度較小，金屬的平衡電位越低，則腐蝕電他的初始電位差越低，則腐蝕電他的初始電位差越大，腐蝕電流越大。越大，腐蝕電流越大。2022-2-6（2 2極化性能對腐蝕速率的影響極化性能對腐蝕速率的影響如果腐蝕電池體系中的歐姆電阻如果腐蝕電池體系中的歐姆電阻很小，則電極的極化性能對腐蝕很小，則電極的極化性能對腐蝕速率必然有很大影響。在其他條速率必然有很大影響。在其他條件相同時，極化率越小，其腐蝕件相同時，極化率越小，其腐蝕電流越大，即腐蝕速率越大。電流

30、越大，即腐蝕速率越大。2022-2-6 (3)(3)去極化劑濃度及配位去極化劑濃度及配位劑對腐蝕速率的影響。劑對腐蝕速率的影響。 當(dāng)金屬的平衡電位高當(dāng)金屬的平衡電位高于溶液中氫的平衡電位，于溶液中氫的平衡電位，并且溶液中無其他去極并且溶液中無其他去極化劑時，腐蝕電池?zé)o法化劑時，腐蝕電池?zé)o法構(gòu)成，金屬不會發(fā)生腐構(gòu)成，金屬不會發(fā)生腐蝕，如銅在還原性酸溶蝕，如銅在還原性酸溶液中，但當(dāng)溶液中合有液中，但當(dāng)溶液中合有去極化劑時，情況則發(fā)去極化劑時，情況則發(fā)生了變化。生了變化。2022-2-6用腐蝕極化圖分析腐蝕速率控制因素用腐蝕極化圖分析腐蝕速率控制因素 影響腐蝕速率的因素有陰、陽極間的初始電位差影響腐

31、蝕速率的因素有陰、陽極間的初始電位差Ece-EAeEce-EAe，陰、陽極極化率，陰、陽極極化率PcPc和和PAPA，以及歐姆電阻，以及歐姆電阻R R。其中，初始電位差是腐蝕的原動力，而。其中，初始電位差是腐蝕的原動力，而PcPc，PAPA和和R R則是腐蝕過程的阻力。在腐蝕過程中如果某一則是腐蝕過程的阻力。在腐蝕過程中如果某一步驟的阻力與其他步驟相比大很多，則這一步驟步驟的阻力與其他步驟相比大很多，則這一步驟對于腐蝕進(jìn)行的速率影響最大，稱其稱為腐蝕的對于腐蝕進(jìn)行的速率影響最大，稱其稱為腐蝕的控制步驟，其參數(shù)稱為控制因素?？刂撇襟E，其參數(shù)稱為控制因素。2022-2-62022-2-6用腐蝕極化

32、圖分析腐蝕速率控制因素用腐蝕極化圖分析腐蝕速率控制因素在腐蝕與防護(hù)研究過程中，確定某一因素的控制程度是很重在腐蝕與防護(hù)研究過程中，確定某一因素的控制程度是很重要的，這可以使我們行針對性地采取措施主動地去影響主控要的，這可以使我們行針對性地采取措施主動地去影響主控因素、最大限度地降低腐蝕速率。因素、最大限度地降低腐蝕速率。例如，對于陰極控制的腐蝕例如，對于陰極控制的腐蝕Pc(PA+R)，任何增大陰極極，任何增大陰極極化率化率Pc的因素都將對減小腐蝕速率有貢獻(xiàn)，而影響陽極極化的因素都將對減小腐蝕速率有貢獻(xiàn)，而影響陽極極化牢的因素在一定范圍內(nèi)不會明顯影響腐蝕速率。比如金屬在牢的因素在一定范圍內(nèi)不會明顯影響腐蝕速率。比如金屬在冷水中的腐蝕通常受氧的陰極還原過程控制，采取除氧的方冷水中的腐蝕通常受氧的陰極還原過程控制，采取除氧的方法降低水中氧分子的濃度可以增加陰極極化程度，達(dá)到明顯法降低水中氧分子的濃度可以增加陰極極化程度，達(dá)到明顯的緩蝕效果。對于陽極控制的腐蝕，有的緩蝕效果。對于陽極控制的腐蝕，有PA(Pc+R)，任何增，任何增大陽極極化