一電化學(xué)腐蝕原理

1、電化學(xué)腐蝕原理1腐蝕電池(原電池或微電池)金屬的電化學(xué)腐蝕是金屬與介質(zhì)接觸時(shí)發(fā)生的自溶解過(guò)程。 在這個(gè)過(guò)程中金 屬被氧化，所釋放的電子完全為氧化劑消耗，構(gòu)成一個(gè)自發(fā)的短路電池，這類電 池被稱之為腐蝕電池。腐蝕電池分為三(或二)類：微電池示意圖(1)不同金屬與同一種電解質(zhì)溶液接觸就會(huì)形成腐蝕電池。例如：在銅板上有一鐵鉚釘，其形成的腐蝕電池如圖10 7所示。鐵作陽(yáng)極(負(fù)極)發(fā)生金屬的氧化反響：2+ - 2+Fe Fe + 2e ;(Fe f Fe + 2e)= 0.447V.陰極(正極)銅上可能有如下兩種復(fù)原反響：(a) (a)在空氣中氧分壓 =21 kPa 時(shí)：O2+4H + + 4e- 2H2

2、O;+ -(O2+4H + 4e 2H2O ) = 1.229 V ,(b) 沒(méi)有氧氣時(shí)，發(fā)生 2H+ + 2e- H2;(2H+ + 2e- H2)= 0V，有氧氣存在的電池電動(dòng)勢(shì) Ei=1.229 (-0.447) = 1.676V;沒(méi)有氧氣存在時(shí)，電 池的電動(dòng)勢(shì)E2= 0-(-0.447)=0.447V?？梢娢醺g更容易發(fā)生，當(dāng)有氧氣存在時(shí) 鐵的銹蝕特別嚴(yán)重。銅板與鐵釘兩種金屬(電極)連結(jié)一起，相當(dāng)于電池的外電路 短接，于是兩極上不斷發(fā)生上述氧化 一復(fù)原反響。Fe氧化成Fe2+進(jìn)入溶液，多余的電子轉(zhuǎn)向銅極上，在銅極上O2與H +發(fā)生復(fù)原反響，消耗電子，并且消耗了 H +,使溶液的pH值

3、增大。在水膜中生成的Fe2+離子與其中的OH離子作用生成Fe(OH)2,接著又被空 氣中氧繼續(xù)氧化，即：2+ -Fe + 2OH Fe(OH)24Fe(OH)2 + 2H2O + O2 4Fe(OH)3Fe0H3乃是鐵銹的主要成分。這樣不斷地進(jìn)行下去，機(jī)械部件就受到腐蝕。2電解質(zhì)溶液接觸的一種金屬也會(huì)因外表不均勻或含雜質(zhì)微電池。例如工業(yè)用鋼材其中含雜質(zhì)如碳等，當(dāng)其外表覆蓋一層電解質(zhì)薄膜時(shí)， 鐵、 碳及電解質(zhì)溶液就構(gòu)成微型腐蝕電池。該微型電池中鐵是陽(yáng)極：Fe Fe2+ + 2e-碳作為陰極：如果電解質(zhì)溶液是酸性，那么陰極上有氫氣放出2H+ + 2e-H2 ;如果電解質(zhì)溶液是堿性，那么陰極上發(fā)生反

4、響O2+2H2O+4e 40H?？偨Y(jié)：從上面的分析可以看出：所形成的腐蝕電池陽(yáng)極反響一般都是金屬 的溶解過(guò)程：M Mz+ + ze-陰極反響在不同條件下可以是不同的反響，最常見的有以下兩種反響： 在缺氧條件下，日+離子復(fù)原成氫氣的反響釋氫腐蝕+ -2H + 2e H2。 = 0.0V該反響通常容易發(fā)生在酸性溶液中和在氫超電勢(shì)較小的金屬材料上。 氧氣復(fù)原成0H-離子或H2O的反響耗氧腐蝕中性或堿性溶液中02 + 2H2O + 4e> 40H-。 = 0.401V在酸性環(huán)境中，02 + 4H+ + 4e- 2H2 = 1.229V2 腐蝕電流 一旦組成腐蝕電池之后，有電流通過(guò)電極，電極就要發(fā)生極化，因 而研究極化對(duì)腐蝕的影響是十分必要。在金屬腐蝕文獻(xiàn)中，將極化曲線電勢(shì)電流關(guān)系繪成直線橫坐標(biāo)采用對(duì)數(shù)標(biāo)度，稱為Evans埃文斯極化圖圖 108。在Eva ns極化圖中的電流密度j腐蝕表示了金屬腐蝕電流，實(shí)際上代表 了金屬的腐蝕速率。lnA J A m-=)|圖 10 8 腐蝕電池極化圖影響金屬外表腐蝕快慢即腐蝕電流j的主要因素：腐蝕電池的電動(dòng)勢(shì) 兩電極的平衡電極電勢(shì)差越大，最大腐蝕電流也越 大。金屬的極化性能 在其它條件相同的情況下