金属腐蚀原理PPT.ppt

金属腐蚀原理金属为什么很容易受腐蚀？从热力学观点看，是因为金属处于不稳定状态，有与周围介质发生作用转变成金属离子的倾向。在热力学上，可以用进行相应的腐蚀反应时吉布斯函数变ΔG来衡量。化学腐蚀：单纯由于化学作用而引起的腐蚀。如高温腐蚀和无导电性的非水溶液中的腐蚀。
电化学腐蚀：金属与电解质溶液接触时，由电化学氧化还原作用而引起的腐蚀。金属在大气、土壤、海水中、人体内以及绝大多数工业介质中的腐蚀都是电化学腐蚀。1.2金属腐蚀速度的表示方法(3)电流指标ia：金属电化学腐蚀过程的阳极电流密度。可以用
法拉第定律将电流指标和重量指标联系起来。Section2.2腐蚀原电池注意：电化学腐蚀发生的本质原因在于电解质中存在可以
氧化金属的氧化性物质，即去极化剂，与金属构成了热力学不
稳定体系。2.2腐蚀原电池的类型(2)微观腐蚀电池：由于金属表面电化学不均匀性引起。2.3共轭体系与腐蚀电位(2)电极的极化在一定电流密度下，电极电位与平衡电位的差值称为该电流密度下的过电位，用符号η表示，即η＝φ－φe。过电位是表征电极极化程度的参数。习惯上取过电位为正值。阴极极化时，η＝φe－φ；阳极极化时，η＝φ－φe。
过电位值是随通过电极的电流密度不同而不同的。一般情况下，电流密度越大，过电位绝对值也越大。所以，过电位虽然是表示电极极化程度的重要参数，但一个过电位值只能表示出某一特定电流密度下电极极化的程度，而无法反映出整个电流密度范围内电极极化的规律。极化曲线：过电位或电极电位与电流密度的关系曲线。完整而直观地表达出一个电极过程的极化性能。(4)常温下腐蚀电化学测量装置图(5)共轭体系与腐蚀电位构成了腐蚀原电池，相当于有电流分别流过两个电极。阴极反应与阳极反应相互极化，偏离各自的平衡状态。
阳极反应净电流密度为ia，电位偏离φe1正移；阴极反应，净反应电流密度为ic，电位偏离φe2负移。当二者电位达到相等时：φ1=φ2=φcorr，阴极与阳极的净反应电流密度也达到相等：ia=ic=icorr。在一个孤立金属电极上，同时以相等的速度进行着一个阳极反应与一个阴极反应的现象，称为电极反应的耦合，而互相耦合的反应称为共轭反应，整个体系称为共轭体系。共轭体系中，两个电极反应相互耦合，电极电位达到相等(φcorr)时，该电极电位将不随时间变化，这种状态称为“稳定状态”，对应的电位称为“稳定电位”。由于该电位既是阳极反应的电位，又是阴极反应的电位，所以又称为“混合电位”。
在腐蚀体系中，该电位又称为“(自)腐蚀电位φcorr”，对应的电流密度称为“(自)腐蚀电流密度icorr”。共轭体系的特点：①阳极反应释放出的电子全部被阴极反应所消耗，电极表面没有新的电荷积累；②电极表面的带电状态不随时间变化，电位φcorr稳定；③电极表面存在物质变化，阴极反应与阳极反应均以相等的速度(icorr)在进行。D+neRD+neR由图可以看出，阴极反应活化能增加的量和阳极反应活化能减小的量分别是nFΔφ的一部分。E’a,正＝Ea,正＋αnFΔφIa=ia–ic
=nFc(R)·A2exp[-(Ea,逆－βnFΔφ)/RT]
-nFc(D)·A1exp[-(Ea,正＋αnFΔφ)/RT]
=i0[exp(βnFΔφ/RT)-exp(-αnFΔφ/RT)]a.微极化时，0<Δφ≤10mVb.强极化时，0<Δφ≤10mV(2)阴极极化时Δφ=φ–φe<0a.微极化时，0<-Δφ≤10mVb.强极化时，0<Δφ≤10mV3腐蚀电极的极化
b)浓差电池：盐浓差电池、氧浓差电池。
当电极反应按还原方向进行时，伴随1mol物质的变化，总有nF的正电荷由溶液中转移到电极上。
盐浓度增加时，一方面导致介质的导电性增强，另一方面也导致溶解氧的浓度降低。
在已有缝隙的基础上很快形成闭塞电池，闭塞程度较小；
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φe2＞φe1
Section2.
对电极反应2：Δφ2=φe2–φ=(φe2–φcorr)-(φ-φcorr)
应力腐蚀的条件：应力必须是拉应力，其来源可以是金属
当很负时，腐蚀过程的阴极过程由氧去极化与氢去极化共同控制。
(a)活化控制区，φe,OP段：当氧供应充足，i较小时，氧的离子化步骤为控制步骤，符合Tafel公式。
②电极表面的带电状态不随时间变化，电位φcorr稳定；
阴极反应，净反应电流密度为ic，电位偏离φe2负移。
非均匀腐蚀（腐蚀深度和腐蚀面积）
程中有氢气析出，所以称为“析氢腐蚀”。微极化时Δφ=icorr-----------------(φ–φcorr)–线性关系
介质电导率不仅影响溶液电阻，更影响腐蚀发生的区域。
(1)成相膜理论：在金属表面生成了致密的、覆盖性良好的金属氧化物保护膜。
H++M(e)→MH(吸附氢原子)
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