腐蚀及防护-1讲 10

1、材料腐蚀与防护材料腐蚀与防护第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 腐蚀电化学理论基础腐蚀电化学理论基础第三章第三章 全面腐蚀与局部腐蚀全面腐蚀与局部腐蚀第四章第四章 应力作用下的腐蚀应力作用下的腐蚀第五章第五章 高高 温温 腐腐 蚀蚀第六章第六章 非金属材料的腐蚀行为非金属材料的腐蚀行为第七章第七章 自然环境中的腐蚀自然环境中的腐蚀第八章第八章 材料的耐蚀性能材料的耐蚀性能第九章第九章 腐蚀防护与控制腐蚀防护与控制目录1.2.3.4.5.6.7.引言引言材料腐蚀的定义材料腐蚀的定义材料腐蚀与防护在国民经济发展中的意义材料腐蚀与防护在国民经济发展中的意义材料腐蚀科学技术的发展简史材料腐蚀科学技术的

2、发展简史材料腐蚀的分类材料腐蚀的分类材料防护的基本途径材料防护的基本途径材料腐蚀科学及防护技术的主要内容材料腐蚀科学及防护技术的主要内容第一章第一章 绪论绪论1.1 1.1 引引 言言 腐蚀学科：腐蚀学科：材料科学的分支材料科学的分支交叉学科交叉学科：材料：材料-电化学，材料电化学，材料-力学力学-化学化学研究对象：材料、环境及其交互作用（以表面为研究对象：材料、环境及其交互作用（以表面为主）主）研究手段：研究手段： 材料学材料学电化学电化学 力力 学学表面科学表面科学引引 言言 腐蚀与防护工程技术：腐蚀与防护工程技术： 面向材料的使用或服役过程面向材料的使用或服役过程（属于（属于售后服务售后

3、服务范畴）范畴） 反过来影响材料设计与加工、工程设计反过来影响材料设计与加工、工程设计（不锈钢、耐候钢）（不锈钢、耐候钢） （腐蚀裕量）（腐蚀裕量）引引 言言材料成分结构性能材料成分结构性能材料设计加工使用材料设计加工使用引引 言言材料在使用过程材料在使用过程中会怎样？中会怎样？ 力学要求：强度韧性力学要求：强度韧性 功能要求：热电磁声光功能要求：热电磁声光 环境适应性是否耐腐蚀？环境适应性是否耐腐蚀？失效：失效：失去其应有的性能或作用失去其应有的性能或作用断断 裂：裂：强度、力学破坏、瞬间破坏强度、力学破坏、瞬间破坏磨磨 损：损：表面、力学表面、力学- -摩擦损坏、缓慢摩擦损坏、缓慢腐腐 蚀

4、：蚀：表面、化学表面、化学- -力学损坏、不可再生力学损坏、不可再生材料失效的基本形式材料失效的基本形式塑料发胀或开裂塑料发胀或开裂木头干裂或腐烂木头干裂或腐烂花岗岩风蚀花岗岩风蚀水泥剥离脱落水泥剥离脱落材料材料 + 化学化学 + 力学力学腐蚀腐蚀腐蚀腐蚀(corrosion)源于拉丁文源于拉丁文“corrdere”，意即，意即“损坏损坏”、“腐烂腐烂”20世纪世纪60年代前，材料腐蚀的定义只局限于金属年代前，材料腐蚀的定义只局限于金属生锈：铁及铁基合金生成以水合氧化铁为主的腐蚀生锈：铁及铁基合金生成以水合氧化铁为主的腐蚀1.2 1.2 腐蚀的定义腐蚀的定义腐蚀的概念逐步涉及到整个材料领域腐蚀

5、的概念逐步涉及到整个材料领域 广义的腐蚀广义的腐蚀材料在服役损坏过程中，腐蚀与磨损、腐材料在服役损坏过程中，腐蚀与磨损、腐蚀与断裂往往协同进行，甚至三种损坏同时发蚀与断裂往往协同进行，甚至三种损坏同时发生。生。广义的腐蚀包括了腐蚀与磨损、断裂等的广义的腐蚀包括了腐蚀与磨损、断裂等的协同作用，是一个交叉学科的领域。协同作用，是一个交叉学科的领域。腐蚀的定义腐蚀的定义宏观上：材料质量流失、强度退化宏观上：材料质量流失、强度退化微观上：组织、结构或价态的改变微观上：组织、结构或价态的改变腐蚀的定义腐蚀的定义 腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学和物理腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学和物理作用产生的损

6、坏或变质现象。作用产生的损坏或变质现象。腐蚀包括化学、电化腐蚀包括化学、电化学与机械因素或生物因素的共同作用。学与机械因素或生物因素的共同作用。 环境介质：材料环境介质：材料- -环境交互作用环境交互作用 表面表面/ /界面现象界面现象 自发现象自发现象 材料损伤材料损伤腐蚀现象的本质腐蚀现象的本质电池类型电池类型原电池原电池腐蚀电池腐蚀电池电子通道电子通道外部导线外部导线钢板本身钢板本身离子通道离子通道内部电解质内部电解质表面连续水膜表面连续水膜腐蚀的特点腐蚀的特点（1 1）自发性）自发性（2 2）普遍性）普遍性纯金属最低能级状态一般为其化合物（除纯金属最低能级状态一般为其化合物（除Au、P

7、t）普遍存在的空气和水是两类主要腐蚀环境普遍存在的空气和水是两类主要腐蚀环境（O2、H+）腐蚀的特点腐蚀的特点（3 3）隐蔽性）隐蔽性发展速度缓慢发展速度缓慢 不锈钢在海水中点蚀：不锈钢在海水中点蚀：10年孕育期年孕育期表现形式不易被发觉表现形式不易被发觉 生锈：容易观察生锈：容易观察 应力腐蚀断裂：表面光亮如新应力腐蚀断裂：表面光亮如新内部满布裂纹内部满布裂纹腐蚀的特点腐蚀的特点材料腐蚀给国民经济带来巨大损失材料腐蚀给国民经济带来巨大损失腐蚀事故危及人身安全腐蚀事故危及人身安全腐蚀造成资源和能源的浪费腐蚀造成资源和能源的浪费腐蚀引起环境污染腐蚀引起环境污染1.31.3腐蚀造成的危害腐蚀造成的

8、危害1 1 钢铁工业腐蚀掉大量的钢铁钢铁工业腐蚀掉大量的钢铁每年腐蚀：大约每年腐蚀：大约10102020的金属年产量的金属年产量20122012年钢产量年钢产量世界：世界：15.47815.478亿吨亿吨中国：中国：7.1657.165亿吨亿吨日本：日本：1.07231.0723亿吨亿吨世界每年腐蚀掉的钢世界每年腐蚀掉的钢 美国的钢产量；美国的钢产量；中国一年被腐蚀掉的钢中国一年被腐蚀掉的钢 = = 一大型钢铁企业年产量一大型钢铁企业年产量腐蚀造成的危害腐蚀造成的危害钢轨的锈蚀、磨损钢轨的锈蚀、磨损机车底架：侧梁铆钉头被局部腐蚀穿透机车底架：侧梁铆钉头被局部腐蚀穿透机车气缸：气缸套壁空泡腐蚀：

9、机车气缸：气缸套壁空泡腐蚀：9mm 5mm，甚至穿透，甚至穿透带来极大的事故隐患带来极大的事故隐患!腐蚀造成的危害腐蚀造成的危害2 2 交通运输：交通运输： 铁轨、机车部件的腐蚀和磨蚀；铁轨、机车部件的腐蚀和磨蚀；飞机零部件的高温腐蚀和应力腐蚀；飞机零部件的高温腐蚀和应力腐蚀；船舶在海洋环境中的腐蚀；船舶在海洋环境中的腐蚀； 海洋环境中：海水腐蚀介质、海洋大气腐蚀介质、海洋环境中：海水腐蚀介质、海洋大气腐蚀介质、海水冲刷、海水冲刷、 复杂波动载荷等；复杂波动载荷等； 船舶腐蚀：船体锈蚀、螺旋桨叶片电偶腐蚀、船舶腐蚀：船体锈蚀、螺旋桨叶片电偶腐蚀、水线腐蚀、应力腐蚀等。水线腐蚀、应力腐蚀等。腐蚀

10、造成的危害腐蚀造成的危害我国海水每年腐蚀掉的钢，约相当于宝钢一年半的产量。我国海水每年腐蚀掉的钢，约相当于宝钢一年半的产量。2010年，海水腐蚀的损失是年，海水腐蚀的损失是1.2万亿，占万亿，占GDP的的3%，相当于每个中国人掏出，相当于每个中国人掏出1000元为此买单。元为此买单。3 3 能源电力能源电力：水电有水轮机组的腐蚀、叶片空蚀；：水电有水轮机组的腐蚀、叶片空蚀；火电有锅炉和管道的腐蚀；火电有锅炉和管道的腐蚀；核电站高温、辐照、液态金属等腐蚀；核电站高温、辐照、液态金属等腐蚀；煤矿安全；煤矿安全；油气开采和运输造成设备和管道的腐蚀。油气开采和运输造成设备和管道的腐蚀。腐蚀造成的危害腐

11、蚀造成的危害电力：高温、高压、高流速、高转速电力：高温、高压、高流速、高转速锅炉、汽轮机、凝汽机、发电机、加热器、水泵、管道锅炉、汽轮机、凝汽机、发电机、加热器、水泵、管道 100万万kw的电站：腐蚀导致停运的电站：腐蚀导致停运几万美元几万美元/天天过热器管腐蚀泄漏：蚀坑（针孔过热器管腐蚀泄漏：蚀坑（针孔10mm）原因：锅炉停用时大气腐蚀造成局部锈点；原因：锅炉停用时大气腐蚀造成局部锈点；锅炉运行时锈点处高温腐蚀锅炉运行时锈点处高温腐蚀腐蚀造成的危害腐蚀造成的危害煤矿：井下潮湿，水质变化大煤矿：井下潮湿，水质变化大氧气充分，多含氧气充分，多含SO2、CO、甲烷、甲烷井下设备磨损严重井下设备磨损

12、严重 煤矿井筒装备：腐蚀速率煤矿井筒装备：腐蚀速率0.17-0.25mm/y，平均寿命，平均寿命15年；年；排水管、离心泵在酸性井下水中的腐蚀；排水管、离心泵在酸性井下水中的腐蚀；钢轨、金属支柱、支架的磨损和腐蚀钢轨、金属支柱、支架的磨损和腐蚀腐蚀造成的危害腐蚀造成的危害油气田：油气田：O2、CO2、H2S、地层水的腐蚀；地层水的腐蚀；长输管道：内部多相流动腐蚀、长输管道：内部多相流动腐蚀、外部土壤、微生物腐蚀外部土壤、微生物腐蚀海洋平台、海底管道海洋平台、海底管道腐蚀造成的危害腐蚀造成的危害石油天然气开采、集束和输运：石油天然气开采、集束和输运：4 4 化工工业化工工业（石化、造纸等）（石化

13、、造纸等）金属腐蚀造成设备的跑、冒、金属腐蚀造成设备的跑、冒、滴、漏可造成大量有毒的物滴、漏可造成大量有毒的物质泄漏，污染环境，危害人质泄漏，污染环境，危害人民的健康。民的健康。化工设备：管道、锅炉、储化工设备：管道、锅炉、储存、阀门、冷凝；存、阀门、冷凝；腐蚀造成的危害腐蚀造成的危害导电电路导电电路绝缘层绝缘层硅衬底硅衬底元件结构元件结构集成电路示意及照片集成电路示意及照片5 5 机械电子机械电子腐蚀造成的危害腐蚀造成的危害6 6 民生：自来水管的锈蚀；民生：自来水管的锈蚀；7 7 环境污染环境污染腐蚀造成的危害腐蚀造成的危害腐蚀造成的经济损失腐蚀造成的经济损失 日本，日本，19991999

14、年调查年调查： 近近20多年来日本的产业结构发生了很大的变化，制造业下多年来日本的产业结构发生了很大的变化，制造业下降，第三产业活动增长，钢、水泥和纸浆的生产停滞，半导降，第三产业活动增长，钢、水泥和纸浆的生产停滞，半导体和计算机的生产急剧上升。体和计算机的生产急剧上升。 调查包括调查包括6个部门：个部门：能源、运输、建筑、化学、金属和机械工业。能源、运输、建筑、化学、金属和机械工业。 用用 Uhlig和和 Hoar两种方法估算的两种方法估算的1997年全日本腐蚀损失分别年全日本腐蚀损失分别为为39380亿日元和亿日元和 52580亿日元，亿日元，占当年国民生产总值（占当年国民生产总值（GNP

15、）的的 0.77和和1.02。 若同时考虑间接损失，整个腐蚀损失高若同时考虑间接损失，整个腐蚀损失高2倍多倍多腐蚀造成的经济损失腐蚀造成的经济损失 据估计，中国在据估计，中国在1999年，酸雨对材料的直接经济损失大约为年，酸雨对材料的直接经济损失大约为30亿元，间接损失要远高于这个数字。亿元，间接损失要远高于这个数字。 中国，中国，2002年统计年统计（柯伟院士）（柯伟院士） 利用利用Uhlig方法和方法和Hoar方法方法 中国工业和自然环境腐蚀损失和腐蚀控制的现状，其中包中国工业和自然环境腐蚀损失和腐蚀控制的现状，其中包括括能源、交通、建筑、机械、化工、基础设施、水利和军能源、交通、建筑、机

16、械、化工、基础设施、水利和军事事设施等典型的行业和企业设施等典型的行业和企业 年腐蚀损失结果分别为年腐蚀损失结果分别为2048亿元和亿元和2288亿元人民币亿元人民币 如果包括间接损失，我国每年腐蚀总损失可达如果包括间接损失，我国每年腐蚀总损失可达4979亿元亿元以上，以上，约占约占GHP的的5。通过普及腐蚀与防通过普及腐蚀与防护知识，推广应用先护知识，推广应用先进的防腐蚀技术，进的防腐蚀技术，腐腐蚀造成的经济损失可蚀造成的经济损失可减少减少30304040。腐蚀损失与防护间关系的示意图腐蚀损失与防护间关系的示意图腐蚀经济学腐蚀经济学每年仅腐蚀就造成经济损失：每年仅腐蚀就造成经济损失：4%GD

17、P材料服役失效造成材料服役失效造成的经济损失的经济损失25-40%可以挽回可以挽回2012年我国年我国GDP51.951.9万亿元万亿元4%GDP损失损失2万万亿元亿元可挽回可挽回51938309亿元亿元腐蚀经济学腐蚀经济学 不锈钢的发明和应用：不锈钢的发明和应用：硝酸和合成氨工业的发展硝酸和合成氨工业的发展 美国阿波罗登月计划：美国阿波罗登月计划：6%NO缓蚀剂避免储存缓蚀剂避免储存N2O4推推进剂高压容器的应力腐蚀破裂进剂高压容器的应力腐蚀破裂 美国用美国用30年（年（1947-1976）时间）时间研究研究熔盐原子能反应堆熔盐原子能反应堆，但由于裂，但由于裂变产物对材料的腐蚀难以解决而放变

18、产物对材料的腐蚀难以解决而放弃弃 腐蚀防护的意义腐蚀防护的意义春秋战国春秋战国18世纪世纪19世纪世纪20世纪世纪青铜剑、箭镞青铜剑、箭镞 含铬表面涂层含铬表面涂层大漆大漆 防腐涂料防腐涂料金属的氧化、溶解、钝化金属的氧化、溶解、钝化铁的钝化膜形成历程、金属溶解的电化学本质、铁的钝化膜形成历程、金属溶解的电化学本质、腐蚀微电池特征、金属在酸中溶解的动力学腐蚀微电池特征、金属在酸中溶解的动力学独立学科，腐蚀历程的基本电化学规律，腐独立学科，腐蚀历程的基本电化学规律，腐蚀科学的基本理论：现代腐蚀科学蚀科学的基本理论：现代腐蚀科学1.41.4腐蚀科学的发展历史腐蚀科学的发展历史1748 罗蒙诺索夫罗

19、蒙诺索夫1790 凯依尔凯依尔1830 德德.拉拉.里夫里夫1833 法拉第法拉第18401881 卡杨捷尔卡杨捷尔1913金属的氧化金属的氧化（质量不灭定律（质量不灭定律推翻了推翻了“热素热素”说）说）铁在硝酸中的钝化铁在硝酸中的钝化金属腐蚀微电池金属腐蚀微电池电解定律电解定律腐蚀量化计算腐蚀量化计算热镀锌保护钢板获得专利热镀锌保护钢板获得专利金属在酸中的溶解动力学金属在酸中的溶解动力学镍、铬不锈钢开始获得实际应用镍、铬不锈钢开始获得实际应用1920-伊文思伊文思瓦格纳瓦格纳布拜布拜腐蚀极化图腐蚀极化图混合电位理论混合电位理论电位电位-pH图图尤里格、方坦纳、阿基莫夫、费鲁姆金尤里格、方坦纳

20、、阿基莫夫、费鲁姆金腐蚀科学的发展历史腐蚀科学的发展历史新机遇：先进的研究手段（新机遇：先进的研究手段（HRTEM、AFM、XPS）新材料和新的制备、加工技术新材料和新的制备、加工技术新挑战：服役环境更加苛刻新挑战：服役环境更加苛刻腐蚀机理的需要深入研究腐蚀机理的需要深入研究新材料的腐蚀与防护新材料的腐蚀与防护腐蚀科学的发展腐蚀科学的发展我我 国：研究机构多（各高校、中科院研究所）国：研究机构多（各高校、中科院研究所）石油天然气开发、石油化工、化学工业、石油天然气开发、石油化工、化学工业、船舶制造、航空航天、核能工业船舶制造、航空航天、核能工业腐蚀科学的发展腐蚀科学的发展发达国家：科研实力强、

21、科研人员多、科研投入大发达国家：科研实力强、科研人员多、科研投入大 美国腐蚀工程师协会（美国腐蚀工程师协会（NACE） 经费投入几十亿美元经费投入几十亿美元/年年自然环境中的自然环境中的腐蚀腐蚀生物环境中的腐蚀生物环境中的腐蚀大气腐蚀大气腐蚀土壤腐蚀土壤腐蚀淡水和海水腐蚀淡水和海水腐蚀微生物腐蚀微生物腐蚀按按材材料料所所在在环环境境1.51.5金属腐蚀分类金属腐蚀分类工业环境中的工业环境中的腐蚀腐蚀酸、碱、盐溶液中酸、碱、盐溶液中的腐蚀的腐蚀工业水中的腐蚀工业水中的腐蚀熔盐中的腐蚀熔盐中的腐蚀石油天然气的腐蚀石油天然气的腐蚀液态金属的腐蚀液态金属的腐蚀宇航环境宇航环境核工业环境核工业环境按按材

22、材料料腐腐蚀蚀形形态态 全面腐蚀全面腐蚀 均匀腐蚀均匀腐蚀 不均匀腐蚀不均匀腐蚀金属腐蚀分类金属腐蚀分类局部腐蚀局部腐蚀 点蚀（孔蚀）点蚀（孔蚀） 缝隙腐蚀及丝状腐蚀缝隙腐蚀及丝状腐蚀 电偶腐蚀（接触腐蚀）电偶腐蚀（接触腐蚀） 晶间腐蚀晶间腐蚀 选择性腐蚀选择性腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀按按腐腐蚀蚀反反应应机机理理电化学作用电化学作用电化学电化学+ +机械作用机械作用 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂 腐蚀疲劳腐蚀疲劳 磨损腐蚀（冲击、振动）磨损腐蚀（冲击、振动） 氢致腐蚀氢致腐蚀 空泡腐蚀空泡腐蚀电化学电化学+ +生物作用生物作用物理溶解腐蚀物理溶解腐蚀 ：Fe在液体钠中的腐蚀在液体钠中的腐蚀金属腐蚀

23、分类金属腐蚀分类化学腐蚀化学腐蚀 ：高温氧化：高温氧化各种腐蚀所占比例各种腐蚀所占比例1.2%22% 全面腐蚀全面腐蚀应力腐蚀断裂应力腐蚀断裂19%腐蚀疲劳腐蚀疲劳23%11%点蚀点蚀8% 晶间腐蚀晶间腐蚀6% 磨蚀磨蚀2% 高温腐蚀高温腐蚀 8%其他其他氢腐蚀及氢脆氢腐蚀及氢脆阳极钝化防腐阳极钝化防腐1.61.6腐蚀防护的基本途径腐蚀防护的基本途径提高材料本身的抗蚀性：提高材料本身的抗蚀性：材料的热力学稳定性材料的热力学稳定性控制腐蚀动力学控制腐蚀动力学改变环境：改变环境：介质温度与流速，介质中介质温度与流速，介质中O2 、 SO2含量，改含量，改变溶液变溶液pH值，改变应力状态，加入缓蚀剂

24、等值，改变应力状态，加入缓蚀剂等电化学保护：电化学保护：阴极极化降低氧化反应速度阴极极化降低氧化反应速度采用涂镀层和表面改性：采用涂镀层和表面改性：化学转化膜、金属涂镀层、非金属涂层、化学转化膜、金属涂镀层、非金属涂层、改变材料表面结构改变材料表面结构将材料与腐蚀介质隔开：将材料与腐蚀介质隔开：采用衬里、防锈油、防锈纸等采用衬里、防锈油、防锈纸等正确选材与合理设计正确选材与合理设计腐蚀与防护的管理与教育腐蚀与防护的管理与教育腐蚀防护的基本途径腐蚀防护的基本途径金属腐蚀电化学理论基础金属腐蚀电化学理论基础化学腐蚀理论基础高温腐蚀化学腐蚀理论基础高温腐蚀腐蚀主要类型：腐蚀主要类型：全面腐蚀和局部腐

25、蚀全面腐蚀和局部腐蚀应力作用下的腐蚀应力作用下的腐蚀自然环境中的腐蚀自然环境中的腐蚀高温环境下的腐蚀高温环境下的腐蚀非金属材料的腐蚀行为非金属材料的腐蚀行为材料的耐蚀性能材料的耐蚀性能腐蚀防护的原理腐蚀防护的原理1.71.7金属腐蚀学的主要内容金属腐蚀学的主要内容腐蚀原理：腐蚀原理：绪绪论论第一章第一章第二章第二章第三章第三章第四章第四章第五章第五章第六章第六章第七章第七章第八章第八章腐蚀电化学理论基础腐蚀电化学理论基础全面腐蚀与局部腐蚀全面腐蚀与局部腐蚀应力作用下的腐蚀应力作用下的腐蚀高高 温温 腐腐 蚀蚀自然环境中的腐蚀自然环境中的腐蚀金属材料的耐蚀性能金属材料的耐蚀性能金金 属属 腐腐

26、蚀蚀 防防 护护目目录录2.1 电化学腐蚀与腐蚀电池电化学腐蚀与腐蚀电池2.2 电化学腐蚀热力学电化学腐蚀热力学2.3 电化学腐蚀动力学电化学腐蚀动力学2.4 析氢腐蚀和吸氧腐蚀析氢腐蚀和吸氧腐蚀2.5 金属的钝化金属的钝化第二章第二章 腐蚀电化学理论基础腐蚀电化学理论基础电化学腐蚀电化学腐蚀间接进行间接进行化学腐蚀化学腐蚀直接进行直接进行被氧化金属被氧化金属电子交换电子交换被还原物质被还原物质氧化氧化过程过程还原还原过程过程是否产生电流是否产生电流化学腐蚀与电化学腐蚀化学腐蚀与电化学腐蚀同一过程同一过程不可分割不可分割否否是是两个独立过程两个独立过程一般在不同部位一般在不同部位明确电化学腐蚀

27、的明确电化学腐蚀的概念概念：电化学腐蚀是腐蚀电池的电极反应的结果电化学腐蚀是腐蚀电池的电极反应的结果电化学腐蚀的本质是形成了腐蚀电池电化学腐蚀的本质是形成了腐蚀电池电化学腐蚀基本概念电化学腐蚀基本概念电化学腐蚀反应具有一般电化学反应的电化学腐蚀反应具有一般电化学反应的特征特征：1. 金属金属/电解质之间存在带电的电解质之间存在带电的界面层界面层与界面层结构有关的因素均影响腐蚀过程与界面层结构有关的因素均影响腐蚀过程2. 金属失电子与氧化剂得电子一般金属失电子与氧化剂得电子一般不在同一地点不在同一地点发生发生金属内部与电解质局部有电流通过金属内部与电解质局部有电流通过3. 反应产物可在近处或远离

28、表面处生成反应产物可在近处或远离表面处生成电化学腐蚀基本概念电化学腐蚀基本概念原电池：化学能原电池：化学能电能电能阳极阳极 Anode (-)负极负极 Zn Zn2+ + 2e阴极阴极 Cathode (+)正极正极 2NH4+ +2e2 NH3 + H2AnodeCl- Na+H2OCathode阳极阳极 Anode (+) 正极正极2 Cl- Cl2(g) + 2e阴极阴极 Cathode (-) 负极负极2 H2O + 2e-H2 + 2 OH-电解池：电能电解池：电能化学能化学能electronsBATTERY原电池原电池电解池电解池原电池与电解池比较原电池与电解池比较原电池（原电池（

29、Electrochemistry Cell）1800 年，年，Volta用一对金属锌盘与银盘固定在盐水浸泡的用一对金属锌盘与银盘固定在盐水浸泡的硬纸上，当手接触这两个金属时，感觉有微弱电流通过；硬纸上，当手接触这两个金属时，感觉有微弱电流通过；1836年，英国化学家年，英国化学家Daniell，形成了原电池。，形成了原电池。使化学能变为电能的装置称为原电池使化学能变为电能的装置称为原电池任何自发进行的氧化还原反应，只要设计适当，都可以任何自发进行的氧化还原反应，只要设计适当，都可以设计成原电池用以产生电流。设计成原电池用以产生电流。将将Zn浸入浸入CuSO4溶液中溶液中 ( (G =-271k

30、J/mol0)。反应能。反应能够自发发生，但不能形成电流：必须设计合理。够自发发生，但不能形成电流：必须设计合理。丹聂尔（丹聂尔（Daniell）电池）电池Cue-e-ZnZn2+Zn2+Zn2+SO42-SO42-Zn2+Zn2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+CuZnZn2+eI将原电池将原电池短路短路Zn2+Zn Cu H+H2e实际实际腐蚀电池腐蚀电池假如电池不对外界做功？假如电池不对外界做功？化学能化学能电能电能热能热能腐蚀电池腐蚀电池总反应：总反应：Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2电电极极反反应应阳极：阳极： Zn - 2e- = Zn2+阴极：

31、阴极： 2H+ + 2e- = H2锌与铜接触在稀硫酸中的溶解锌与铜接触在稀硫酸中的溶解示意图示意图腐蚀原电池腐蚀原电池：产生的电流是由于它的两个电极即：产生的电流是由于它的两个电极即锌板与铜板在硫酸溶液中的电位不同产生的锌板与铜板在硫酸溶液中的电位不同产生的电位差电位差引起的，该电位差是电池反应的推动力。引起的，该电位差是电池反应的推动力。腐蚀电池腐蚀电池阳极过程阳极过程： 金属溶解并以离子形式进入溶液，同时把等当金属溶解并以离子形式进入溶液，同时把等当量的电子留在金属中量的电子留在金属中ne-Mn+ Mn+ + ne-阴极过程阴极过程： 从阳极移迁过来的电子被电解质溶液中能够吸从阳极移迁过

32、来的电子被电解质溶液中能够吸收电子的物质收电子的物质D D所接受所接受D + ne- Dne-电化学腐蚀的基本过程电化学腐蚀的基本过程电子和离子的迁移过程电子和离子的迁移过程电化学腐蚀的基本过程电化学腐蚀的基本过程在多数情况下，电化学腐蚀是以阳极和阴在多数情况下，电化学腐蚀是以阳极和阴极过程在极过程在不同区域局部进行不同区域局部进行为特征的。为特征的。区分腐蚀过程的区分腐蚀过程的电化学电化学历程与历程与纯化学纯化学过过程的一个重要标志程的一个重要标志某些情况下，阴极和阳极过程也可以在同某些情况下，阴极和阳极过程也可以在同一表面上随时间相互交替进行一表面上随时间相互交替进行腐蚀电池的分类腐蚀电池

33、的分类 根据构成腐蚀电池的根据构成腐蚀电池的电极尺寸大小电极尺寸大小可可将腐将腐蚀电池分为两大类：蚀电池分为两大类：1.1.宏观腐蚀电池宏观腐蚀电池电极尺寸相对较大电极尺寸相对较大（用肉眼可区分阴、阳极）（用肉眼可区分阴、阳极）2.2.微观腐蚀电池微观腐蚀电池电极尺寸相对微小电极尺寸相对微小(a) 丹聂尔电池丹聂尔电池 (b) 舰船推进器舰船推进器 (c) 铜铆钉铆接的铝制容器铜铆钉铆接的铝制容器1 异种金属浸于不同的电解质溶液异种金属浸于不同的电解质溶液： （a）2 电偶电池电偶电池: 异种金属在同一腐蚀介质中相接触：异种金属在同一腐蚀介质中相接触： （b）（）（c）舰壳（钢板）舰壳（钢板）

34、青铜螺旋桨青铜螺旋桨宏观腐蚀电池宏观腐蚀电池E = = E + +3浓差电池浓差电池 金属材料的金属材料的电位电位与介质中与介质中金属离子的浓度金属离子的浓度C有关（有关（能斯特公式能斯特公式）：）： 浓度低处电位低浓度低处电位低例如：金属离子浓差腐蚀电池例如：金属离子浓差腐蚀电池 氧浓差电池：氧浓度低处电位低氧浓差电池：氧浓度低处电位低例如：水线腐蚀，缝隙腐蚀，点腐蚀，沉例如：水线腐蚀，缝隙腐蚀，点腐蚀，沉积物腐蚀积物腐蚀0ln CRTnF宏观腐蚀电池宏观腐蚀电池4温差电池温差电池金属材料的电位与介质温度有关，浸入腐金属材料的电位与介质温度有关，浸入腐蚀介质中金属各部分，由于所处环境温度蚀介

35、质中金属各部分，由于所处环境温度不同，可形成温差腐蚀电池。不同，可形成温差腐蚀电池。例如：例如： 碳钢制造的热交换器，由于高温碳钢制造的热交换器，由于高温部位碳钢电位低，使得高温部位比低温部部位碳钢电位低，使得高温部位比低温部位腐蚀严重。位腐蚀严重。宏观腐蚀电池宏观腐蚀电池电化学腐蚀的总反应之所以能分成两个过程：电化学腐蚀的总反应之所以能分成两个过程：因为：存在金属与水溶液电解质两类导体；因为：存在金属与水溶液电解质两类导体；金属表面的微观区域存在差异。金属表面的微观区域存在差异。阴极过程与阳极过程分别在金属阴极过程与阳极过程分别在金属/溶液界面的溶液界面的不同部位进行，构成了不同部位进行，构

36、成了微电池微电池腐蚀微电池腐蚀微电池Fe2+ +2e=FeE0=-0.44V2H2O + O2 + 4e= 4OH-E0=1.23V腐蚀微电池腐蚀微电池盐水滴试验盐水滴试验金属表面电化学的不均匀性，使金属材料表面存在微小金属表面电化学的不均匀性，使金属材料表面存在微小的电位高低不等的区域，主要类型有：的电位高低不等的区域，主要类型有：1 金属表面化学成分不均匀性而引起的微观电池金属表面化学成分不均匀性而引起的微观电池例如：工业纯锌中的铁杂质例如：工业纯锌中的铁杂质FeZn7、碳钢中的渗碳体、碳钢中的渗碳体Fe3C、铸铁中的石墨等，在腐蚀介质中，金属表面就形成、铸铁中的石墨等，在腐蚀介质中，金属

37、表面就形成了许多微阴极和微阳极，因此导致腐蚀。了许多微阴极和微阳极，因此导致腐蚀。Zn：Al、Pb阳极；阳极；Fe、Cu阴极阴极微观腐蚀电池微观腐蚀电池微观腐蚀电池微观腐蚀电池2 金属组织不均匀性构成的微观电池金属组织不均匀性构成的微观电池例如：晶粒晶界腐蚀微电池，晶界例如：晶粒晶界腐蚀微电池，晶界作为腐蚀电池的阳极而优先发生腐蚀。作为腐蚀电池的阳极而优先发生腐蚀。微观腐蚀电池微观腐蚀电池3 金属表面物理状态的不均匀性构成的微观电金属表面物理状态的不均匀性构成的微观电池池各部分应力分布不均匀或形变不均匀各部分应力分布不均匀或形变不均匀导致腐蚀微电池。变形大或应力集中的部导致腐蚀微电池。变形大或

38、应力集中的部位可能成为阳极而腐蚀。位可能成为阳极而腐蚀。钢板弯曲处、铆钉头部区域容易优先腐钢板弯曲处、铆钉头部区域容易优先腐蚀。蚀。金属变形不均匀形成的原电池金属变形不均匀形成的原电池微观腐蚀电池微观腐蚀电池4 金属表面膜不完整构成的微观电池金属表面膜不完整构成的微观电池无论是金属表面形成的钝化膜，还是镀覆的阴极性金无论是金属表面形成的钝化膜，还是镀覆的阴极性金属镀层，由于存在孔隙或发生破损，使得该处裸露的金属属镀层，由于存在孔隙或发生破损，使得该处裸露的金属基体的电位较负，构成腐蚀微电池，孔隙或破损处作为阳基体的电位较负，构成腐蚀微电池，孔隙或破损处作为阳极而受到腐蚀。极而受到腐蚀。金属表面

39、膜有空隙时形成的原电池金属表面膜有空隙时形成的原电池2.1 电化学腐蚀与腐蚀电池电化学腐蚀与腐蚀电池2.2 电化学腐蚀热力学电化学腐蚀热力学2.3 电化学腐蚀动力学电化学腐蚀动力学2.4 析氢腐蚀和吸氧腐蚀析氢腐蚀和吸氧腐蚀2.5 金属的钝化金属的钝化第二章第二章 腐蚀电化学理论基础腐蚀电化学理论基础电化学腐蚀理论体系电化学腐蚀理论体系腐蚀热力学腐蚀热力学（反应方向）（反应方向）电极电位电极电位（产生原因，双电层（产生原因，双电层模型，腐蚀电池）模型，腐蚀电池）应用应用（电动序，电偶序，（电动序，电偶序，电位电位-pH图）图）计算计算（平衡电极电位计算：（平衡电极电位计算：能斯特方程）能斯特方

40、程）腐蚀动力学腐蚀动力学（反应速度）（反应速度）极化现象极化现象（产生原因，（产生原因，分类：活化、分类：活化、浓差、电阻等，浓差、电阻等，极化公式）极化公式）应用应用（极化图，极化曲线，（极化图，极化曲线，析氢腐蚀，吸氧腐蚀）析氢腐蚀，吸氧腐蚀）计算计算（腐蚀速度计算：线性、（腐蚀速度计算：线性、大电流、弱极化）大电流、弱极化）钝化现象钝化现象钝化理论钝化理论阳极钝化曲线阳极钝化曲线电化学理论中关于电极系统和电极反应的几个概念：电化学理论中关于电极系统和电极反应的几个概念：A 导体导体（电子导体、离子导体）（电子导体、离子导体）电子导体：电子或空穴导电，金属和半导体；电子导体：电子或空穴导电

41、，金属和半导体；离子导体：带电离子，电解质溶液或熔融盐。离子导体：带电离子，电解质溶液或熔融盐。B 相相一个系统中由化学性质和物理性质一致的物质一个系统中由化学性质和物理性质一致的物质所组成而与系统中的其他部分之间有所组成而与系统中的其他部分之间有“界面界面”隔开的集隔开的集合体。合体。电化学基本概念电化学基本概念Cu(M)Ag(M)+Cl-1/2H2(g)Cu2+(sol)+2e(M)AgCl(s)+e(M)H+(sol)+e(M)Fe2+(sol)Fe3+(sol)+e(M)电化学基本概念电化学基本概念C 电极系统电极系统一个系统由一个电子导体相和一个离子导体相组一个系统由一个电子导体相和

42、一个离子导体相组成，有电荷从一个相通过两相界面转移到另一个相。成，有电荷从一个相通过两相界面转移到另一个相。D 电极反应电极反应在电极系统中伴随着两个非同类导体之间的电荷在电极系统中伴随着两个非同类导体之间的电荷转移而在两相界面上发生的化学反应。转移而在两相界面上发生的化学反应。E 电极电极：电极系统中的电子导体相：电极系统中的电子导体相阳极：阳极：发生氧化反应的电极发生氧化反应的电极阳极反应：失去电子的反应，氧化反应阳极反应：失去电子的反应，氧化反应阴极：阴极：发生还原反应的电极发生还原反应的电极阴极反应：得到电子的反应，还原反应阴极反应：得到电子的反应，还原反应电化学基本概念电化学基本概念

43、原电池产生电流：两电极之间的电位差引起原电池产生电流：两电极之间的电位差引起电极反应的驱动力：电池的电位差电极反应的驱动力：电池的电位差阴极阴极电位高：正极；电位高：正极；阳极阳极电位低：负极电位低：负极腐蚀：一种化学变化腐蚀：一种化学变化可以用热力学解释可以用热力学解释回答：回答：1 材料在具体环境中是否会发生腐蚀；材料在具体环境中是否会发生腐蚀；2 发生腐蚀的倾向有多大发生腐蚀的倾向有多大如何判断腐蚀倾向呢？如何判断腐蚀倾向呢？判别函数：电极电位判别函数：电极电位电化学腐蚀热力学电化学腐蚀热力学金属金属-溶液界面上建立了溶液界面上建立了双电层，双电层，使得金使得金属与溶液间产生电位差，这种

44、电位差称为属与溶液间产生电位差，这种电位差称为电极电位电极电位影响因素影响因素1. 构成电极的物质自身性质构成电极的物质自身性质2. 物质表面状态物质表面状态3. 溶液中离子的浓度溶液中离子的浓度4. 气态物质的分压、温度气态物质的分压、温度电极电位的定义电极电位的定义Cu2+CuZnZn2+电极电位的定义电极电位的定义eICuFe+-eee稀稀HCl-+H+浓浓HCl金属金属+金属：接触电位金属：接触电位电子电子/电子电子溶液溶液+溶液：液接电位溶液：液接电位离子离子/离子离子金属金属+溶液：电极电位，电子溶液：电极电位，电子/离子，几百几千离子，几百几千mV电极电位的产生电极电位的产生电极

45、电位是不同导体接触时产生的界面电现象之一电极电位是不同导体接触时产生的界面电现象之一+-金属金属过过剩剩电电子子溶液溶液-金属金属溶液溶液+电位分布电位分布电极电位的产生电极电位的产生电极电位：电子导体和离子导体接触时的界面电位差电极电位：电子导体和离子导体接触时的界面电位差 材料在电解质溶液中形成的双电层材料在电解质溶液中形成的双电层相当于电容器相当于电容器+自由离子自由离子水化水化水化金属离子水化金属离子进入溶液进入溶液eM+eM+-+eM+M+eM+M+ -界面双电层界面双电层（1）界面金属原子）界面金属原子+极性水分子极性水分子（2）氧电极（铂、石墨）：氧电极（铂、石墨）：既不水合，也

46、没有沉积既不水合，也没有沉积铂吸附铂吸附O2O2夺取电子夺取电子+水生成水生成OH-：O2+4e+2H2O4OH-氢电极：氢电极：溶液中有足够的氢离子溶液中有足够的氢离子氢离子夺取金属铂上的电子氢离子夺取金属铂上的电子生成氢分子生成氢分子*注：注： 双电层上过剩电荷量一般是双电层上过剩电荷量一般是0.1C/m2，10-6mol电子电子可以使反应速率变化可以使反应速率变化105倍倍强电场：双电层电位差，几强电场：双电层电位差，几mV1V，距离：，距离：1nm场强极高：场强极高：107V/cm界面双电层界面双电层金属浸在电解质溶液金属浸在电解质溶液中，会建立起双电层中，会建立起双电层由紧密层和扩散

47、层组由紧密层和扩散层组成成金属表面积累了过剩金属表面积累了过剩电子，使金属带负电电子，使金属带负电紧靠金属表面的液层紧靠金属表面的液层带正电带正电紧密层紧密层扩散层扩散层界面双电层界面双电层腐蚀电化学判据腐蚀电化学判据 腐蚀过程腐蚀原电池：电位判据腐蚀过程腐蚀原电池：电位判据 在恒温恒压条件下，反应的自由能与电动势或电位之间可依在恒温恒压条件下，反应的自由能与电动势或电位之间可依据下式转换：据下式转换： Ec Ea：阴极电位和阳极电位之差：阴极电位和阳极电位之差阳极溶解和阴极还原反应（共轭反应）构成的腐蚀电池体系中：阳极溶解和阴极还原反应（共轭反应）构成的腐蚀电池体系中：Ea Ec：电位为：电

48、位为Ea的金属不发生腐蚀的金属不发生腐蚀G =- =- nF 腐蚀电化学判据腐蚀电化学判据1.1.在含氧的水溶液中，在含氧的水溶液中，当金属的电位比该水溶液中氧电极当金属的电位比该水溶液中氧电极电位更负时，金属发生腐蚀，阴极反应为溶解氧得电子电位更负时，金属发生腐蚀，阴极反应为溶解氧得电子生成生成OH反应反应吸氧腐蚀吸氧腐蚀2.2.在无氧的还原性酸中，在无氧的还原性酸中，金属电位低于该溶液中的析氢电金属电位低于该溶液中的析氢电位时，金属发生腐蚀，阴极反应为位时，金属发生腐蚀，阴极反应为H得电子析出氢气的得电子析出氢气的反应反应析氢反应析氢反应3.3.当两种不同的金属耦接置于水溶液中，当两种不同

49、的金属耦接置于水溶液中，电位较负的金属电位较负的金属发生腐蚀，电位较正的金属不腐蚀发生腐蚀，电位较正的金属不腐蚀(G)T , P 0自发过程自发过程平衡过程平衡过程非自发过程非自发过程热力学判据热力学判据 根据热力学原理，可用吉布斯（根据热力学原理，可用吉布斯（Gibbs）自由）自由能判据来判断腐蚀反应发生的能判据来判断腐蚀反应发生的方向和限度方向和限度。锈蚀是自发过程锈蚀是自发过程1.以金属铁在各种水溶液中为例（以金属铁在各种水溶液中为例（25，1atm）pH0的酸性溶液：的酸性溶液：Fe2H+Fe2+H2i (kJ/mol):00-84.940G02.与空气接触的纯水中，与空气接触的纯水中

50、，pH7，pO20.21atmFe1/2O2 H2O Fe(OH)2i (kJ/mol):0-3.86 -237.19 -483.54 G03.与空气接触的碱溶液，与空气接触的碱溶液，pH=14 ，pO20.21atmFe1/2O2 OH- HFeO2-i (kJ/mol):0-3.86 -158.28 -397.18 G0能斯特（能斯特（Nernst） 方程方程 ZnZn2+2e- 2H+ 2e- H2能斯特方程反映了能斯特方程反映了：腐蚀电池的电动势受腐蚀电池中反应物腐蚀电池的电动势受腐蚀电池中反应物和产物的活度的影响关系，它们的变化可以和产物的活度的影响关系，它们的变化可以改变电动势的大

51、小，也就是改变电动势的大小，也就是其浓度的变化其浓度的变化可可能导致腐蚀倾向的改变。能导致腐蚀倾向的改变。222/Zn/ln2ZnZnZnZnZnaRTEEFa+=+2222/ln2HHHHHHaRTEEFP+=+德国物理化学家德国物理化学家,23岁博士，岁博士，27岁教授，岁教授，68岁皇家学会会员。岁皇家学会会员。由于纳粹政权的迫害，由于纳粹政权的迫害，69岁退职，在农村度过晚年。岁退职，在农村度过晚年。能斯特方程；引入溶度积这个重要概念；能斯特方程；引入溶度积这个重要概念；提出光化学的提出光化学的“原子链式反应原子链式反应”理论；热力学第三定律；理论；热力学第三定律；研制出含氧化锆及其它

52、氧化物发光剂的白炽电灯；研制出含氧化锆及其它氧化物发光剂的白炽电灯；设计出用指示剂测定介电常数、离子水化度和酸碱度的方设计出用指示剂测定介电常数、离子水化度和酸碱度的方法；法；发展了分解和接触电势、钯电极性状和神经刺激理论。发展了分解和接触电势、钯电极性状和神经刺激理论。1920年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖能斯特简介能斯特简介氧电极反应：氧电极反应：T298K, n=4, F=96485C/mol, R=8.31J/mol KEO2 / H 2O = = 1.23-0.0591 pH根据标准电极电位计算出平衡电极电位：根据标准电极电位计算出平衡电极电位：EO2 / H 2O = = 1.23

53、- 0.0591 pH + + 0.0148 lg pO2氧的分压为氧的分压为1 1大气压时大气压时: :222222224/2442lnOHOH OOH OH OOHeH OPRTEEnFa+=+22/lg1.232.3030.0591ln2.303lgHOH OpHEVRTVF+= -=能斯特方程的应用能斯特方程的应用EM n+ + / M = = EM n+ + / M + +ln aM0RTnFn + +K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au标准电极电位标准电极电位 能斯特方程反应了平衡电极电位与温度、参与反能斯特方程反应了平衡电极电位与温

54、度、参与反应的各物质活度和压强间的关系。应的各物质活度和压强间的关系。 纯金属（或纯金属（或1atm纯气体）浸于自身离子活度为纯气体）浸于自身离子活度为1mol/L的溶液中的平衡电极电位。的溶液中的平衡电极电位。电极电极）/V 电极电极E0（SHE）/VNa/Na+Mg/Mg2+Be/Be2+Al/Al3+Ti/Ti2+Zr/Zr2+Mn/Mn2+Zn/Zn2+Cr/Cr3+Fe/Fe2+Cd/Cd2+-2.713-2.37-1.85-1.676-1.63-1.53-1.18-0.763-0.74-0.44-0.403Ni/Ni2+Sn/Sn2+Pb/Pb2+Fe/Fe3+H2/H+Cu/Cu

55、2+Cu/Cu+Hg/Hg2+Ag/Ag+Pd/Pd2+Pt/Pt+-0.25-0.136-0.126-0.0360.0+0.337+0.521+0.789+0.799+0.987+1.2In/In3+Co/Co2+-0.342-0.277Au/Au3+Au/Au+1.5+1.7E0（SHE电动序电动序+2.866F2(g) + 2e = = 2F(aq)-2.924-2.713-1.676-0.763-0.4400.000+0.340+0.535+0.800+1.065+1.358+1.680K+(aq) + e = = K(s)Na+(aq) + e = = Na(s)Al3+(aq) +

56、 3e = =Al(s)Zn2+(aq) + 2e = = Zn(s)Fe2+(aq) + 2e = = Fe(s)2H+(aq) + 2e = = H2(g)Cu2+(aq) + e = = Cu(s)I2(s) + 2e = = 2IAg+(aq) + e = = Ag(s)Br2(l) + 2e = = 2Br(aq)Cl2(g) + 2e = = 2Cl(aq)Au+ + e = = Au(s)Eo, VLi+(aq) + e = = Li(s) -3.040 无法直接测定单个电极电位的绝对值无法直接测定单个电极电位的绝对值 只能用电位计测出两电极的电动势只能用电位计测出两电极的电动势

57、 为了能够比较出所有电极电位的大小，就为了能够比较出所有电极电位的大小，就必须选择一个电极作为基准必须选择一个电极作为基准，并规定它在，并规定它在一定状态下的电极电位为零一定状态下的电极电位为零 标准氢电极标准氢电极 饱和甘汞电极饱和甘汞电极电极电位的测量电极电位的测量 测定其它电极的标准电极电位时，可将标准态的测定其它电极的标准电极电位时，可将标准态的待测电极与标准氢电极组成原电池，测定原电池待测电极与标准氢电极组成原电池，测定原电池的电动势，即可确定。的电动势，即可确定。 测定时，首先要确定正负极，一般可以确定在金测定时，首先要确定正负极，一般可以确定在金属排列顺序氢以后的金属与氢电极组成

58、原电池属排列顺序氢以后的金属与氢电极组成原电池时，氢电极为负极，待测电极为正极；反之，氢时，氢电极为负极，待测电极为正极；反之，氢电极为正极，待测电极为负极。电极为正极，待测电极为负极。电极电位的测量电极电位的测量标准氢电极标准氢电极0.771-0.2440.527V（SCE）饱和甘汞电极饱和甘汞电极0.244 V vs. SHEFe2+/ Fe3+ ：0.771V（SHE） 非平衡电极电位只能用实验方法才能测定非平衡电极电位只能用实验方法才能测定非平衡电极电位非平衡电极电位 水合金属离子能够回到金属中去，水合水合金属离子能够回到金属中去，水合- -金属化过金属化过程速率相等且又可逆程速率相等

59、且又可逆平衡电极电位平衡电极电位 在实际中，与金属接触的溶液大部分不是金属自在实际中，与金属接触的溶液大部分不是金属自身离子的溶液，所以涉及的电极电位大部分都是身离子的溶液，所以涉及的电极电位大部分都是非平衡电极电位非平衡电极电位 当金属和电解质溶液建立的双电层的电极过程为当金属和电解质溶液建立的双电层的电极过程为不可逆时，其电极电位成为非平衡电极电位。不可逆时，其电极电位成为非平衡电极电位。 在金属腐蚀过程中在金属腐蚀过程中 电位是控制金属离子化过程的因素电位是控制金属离子化过程的因素 pH值是控制膜稳定性的因素值是控制膜稳定性的因素 应用这两个因素，可将金属与水溶液之间大量的应用这两个因素

60、，可将金属与水溶液之间大量的复杂均相和非均相化学反应及电化学反应在给定复杂均相和非均相化学反应及电化学反应在给定条件下的平衡关系简明地表示在平面图上条件下的平衡关系简明地表示在平面图上电位电位-pH图图 定义定义：以电位（平衡电极电位，相对于标准氢电极）为纵：以电位（平衡电极电位，相对于标准氢电极）为纵坐标，以坐标，以pH为横坐标的电化学平衡图，又称布拜图为横坐标的电化学平衡图，又称布拜图 物理意义物理意义：给出反应的平衡电极电位与：给出反应的平衡电极电位与pH关系关系 应用应用： 可以直接判断在给定条件下反应进行的可能性。可以直接判断在给定条件下反应进行的可能性。 图中明确地示出在某一电位和