电化学腐蚀(第一讲)课件

第二章电化学腐蚀基础

第一节腐蚀原电池过程

第二节电极电位11第二章电化学腐蚀基础

第一节腐蚀原电池过程

第二节1、腐蚀原电池过程（1）原电池电极反应：阳极：2H＋+2e——H2阴极：Zn-2e——Zn2+反应速度：V=ΔM/St；（Q=ΔM·F/N）=N·Q/S·t·F=k·iNH4Cl碳棒锌片I221、腐蚀原电池过程NH4Cl碳棒锌片I22CuZn（2）腐蚀原电池电极反应：2H++2e——H2Zn-2e——Zn+2腐蚀速度：V=ΔM/S·t=k·i

H2Zn+2Zn+2H2eeeeH+H33CuZn（2）腐蚀原电池电极反应：H2Zn+2Zn+2H2e腐蚀电池:实质上是一个短路的原电池，电流不对外作功，电子自耗于腐蚀电池内阴极的还原反应中，促进金属阳极的离子化（腐蚀），可加剧腐蚀进程。44腐蚀电池:442、腐蚀电池的化学反应腐蚀电池由四部分构成：阳极，阴极，外回路，电解液；阳极过程：Me——Men++ne阴极过程：D+ne——[D·ne]电流流动：溶液中离子迁移,在回路上电子运动552、腐蚀电池的化学反应腐蚀电池由四部分构成：阳极，阴极，外回常见一些阴极反应O2+4H++4e——2H2OO2+2H2O+4e——4OH-2H++2e——H2Men++e——Me(n-1)+Me++e——Me电极上可能同时发生多个电极反应66常见一些阴极反应O2+4H++4e——2H2O66在金属和合金的实际腐蚀中，可以发生一个以上氧化反应。例如合金中有几个组元，他们的离子可分别进入溶液中。还可产生一个以上的还原反应。77在金属和合金的实际腐蚀中，可以发生一个以上氧3、腐蚀的次生过程例如：在中性的3%NaCl溶液中，铁、铜的接触腐蚀行为:阴极反应O2+2H2O+4e——4OH-阳极反应Fe-2e——Fe2+Fe2++2OH-——Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O——4Fe(OH)3铁锈分子式：FeOOH、Fe2O3H2O、xFeOyFe2O32H2O883、腐蚀的次生过程例如：在中性的3%NaCl溶液中，铁、铜4、宏观与微观电池宏观电池（1）不同金属浸于电解质中浸各自的盐溶液中（丹尼尔电池）

ZnZnSO4

CuSO4

Cu浸同一种盐溶液中FeNaClCu（2）同类金属浸于同一种电解质溶液中盐浓差、氧浓差、温浓差腐蚀电池994、宏观与微观电池宏观电池腐蚀电池99盐浓差电池将金属浸入不同浓度的同种盐溶液中构成的电池。如将铜电极分别放入浓硫酸铜溶液与稀硫酸铜溶液中，形成电池：

CuCuSO4稀CuSO4浓Cu

在稀CuSO4溶液中，Cu电极为阳极，浓CuSO4溶液中，Cu电极为阴极，Cu离子接受电子而还原。1010盐浓差电池将金属浸入不同浓度的同种盐溶液中构（2）氧浓差电池是由构成电池溶液中的不同区域氧含量不同造成的。位于高氧浓度区域的金属为阴极，位于低氧浓度区域的金属呈阳极。1111（2）氧浓差电池是由构成电池溶液中的不同区（3）温差电池温差电池常在热交换器、锅炉、浸没式加热器等处出现，因为它们都存在温差。一般Cu电极在硫酸盐水溶液中高温端为阴极，低温端为阳极。铍的温差电池的极性与Cu的相反，高温端为阳极，低温端为阴极。铁在稀NaCl溶液中的情况与铍类似。1212（3）温差电池温差电池常在热交换器、锅炉、浸微观电池

原因：电化学性质不均匀性（1）金属化学成分不均匀性形成的金属中的杂质，元素偏聚等（2）组织的不均匀性形成的晶界，第二相，偏析（3）金属表面物理状态不均匀性形成温差，光照，变形不均等1313微观电池13135、化学腐蚀与电化学腐蚀比较14145、化学腐蚀与电化学腐蚀比较1414§2电极电位1、双电层的建立2、双电层的结构3、电极电位1515§2电极电位1、双电层的建立1515金属与介质作用会出现三种情况：金属进入溶液中成为水化阳离子

Me+nH2O—Men+nH2O+ne水化阳离子在金属表面沉积

Men+nH2O+ne—Me+nH2O正电性金属或非金属在电解质溶液中形成相应的气体电极1、双电层的建立1616金属与介质作用会出现三种情况：金属进入溶液中成为几种情况的金属表面双电层示意图：1717几种情况的金属表面双电层示意图：1717其它类型的双电层示意图剩余电荷物理吸附偶极子极化吸附1818其它类型的双电层示意图剩余电荷Φ=ψ+ψ1dδ2、双电层的结构ψφψ11919Φ=ψ+ψ1dδ2、双电层的结构ψφψ119193、电极电位电极电位：指金属自动电离的氧化过程与溶液中金属离子的还原过程，在整个扩散中达到平衡时，金属表面和扩散末端之间的电位差。(1)绝对电极电位金属溶液两相间总的电位跃绝对值。(2)氢标电极电位标准氢电极：在氢气压力为1atm，氢离子活度为1，进行1/2H2——H++e的可逆反应的电极体系。人为规定氢电极的标准电位为0。20203、电极电位电极电位：指金属自动电离的氧化过程与溶液中金属离（2）平衡电极电位：指当金属电极与溶液界面的电极过程建立起平衡反应：Men+ne+mH2O—Men+mH2O+ne该电极反应的电量和物质量在氧化、还原反应中都达到平衡时的电极电位(E)。若仅仅是电量平衡，而无物质的平衡则称做稳态电位（ER）。平衡电极电位(电量，物质量平衡)是在可逆电池中，可逆反应建立起来的电位。E=Eo+(RT/nF)lnC（可用Nenster方程描述）标准电极电位（25℃，

分压1atm，离子活度为1）2121（2）平衡电极电位：指当金属电极与溶液界面的电极过程建立起平（3）稳态电位(电量平衡，物质量不平衡)指在一个电极表面上同时进行两个不同质的氧化、还原过程的条件下，电荷平衡建立起来的电极电位。如Fe放入盐酸溶液之中，发生铁的氧化反应。同时它吸附酸溶液中的氢离子，在铁表面使氢还原：Fe——Fe2＋＋2e2H＋＋2e——H2（4）非稳态电位(电量平衡和物质量均不平衡)2222（3）稳态电位(电量平衡，物质量不平衡)2222第二章电化学腐蚀基础

第一节腐蚀原电池过程

第二节电极电位123第二章电化学腐蚀基础

第一节腐蚀原电池过程

第二节1、腐蚀原电池过程（1）原电池电极反应：阳极：2H＋+2e——H2阴极：Zn-2e——Zn2+反应速度：V=ΔM/St；（Q=ΔM·F/N）=N·Q/S·t·F=k·iNH4Cl碳棒锌片I2241、腐蚀原电池过程NH4Cl碳棒锌片I22CuZn（2）腐蚀原电池电极反应：2H++2e——H2Zn-2e——Zn+2腐蚀速度：V=ΔM/S·t=k·i

H2Zn+2Zn+2H2eeeeH+H325CuZn（2）腐蚀原电池电极反应：H2Zn+2Zn+2H2e腐蚀电池:实质上是一个短路的原电池，电流不对外作功，电子自耗于腐蚀电池内阴极的还原反应中，促进金属阳极的离子化（腐蚀），可加剧腐蚀进程。426腐蚀电池:442、腐蚀电池的化学反应腐蚀电池由四部分构成：阳极，阴极，外回路，电解液；阳极过程：Me——Men++ne阴极过程：D+ne——[D·ne]电流流动：溶液中离子迁移,在回路上电子运动5272、腐蚀电池的化学反应腐蚀电池由四部分构成：阳极，阴极，外回常见一些阴极反应O2+4H++4e——2H2OO2+2H2O+4e——4OH-2H++2e——H2Men++e——Me(n-1)+Me++e——Me电极上可能同时发生多个电极反应628常见一些阴极反应O2+4H++4e——2H2O66在金属和合金的实际腐蚀中，可以发生一个以上氧化反应。例如合金中有几个组元，他们的离子可分别进入溶液中。还可产生一个以上的还原反应。729在金属和合金的实际腐蚀中，可以发生一个以上氧3、腐蚀的次生过程例如：在中性的3%NaCl溶液中，铁、铜的接触腐蚀行为:阴极反应O2+2H2O+4e——4OH-阳极反应Fe-2e——Fe2+Fe2++2OH-——Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O——4Fe(OH)3铁锈分子式：FeOOH、Fe2O3H2O、xFeOyFe2O32H2O8303、腐蚀的次生过程例如：在中性的3%NaCl溶液中，铁、铜4、宏观与微观电池宏观电池（1）不同金属浸于电解质中浸各自的盐溶液中（丹尼尔电池）

ZnZnSO4

CuSO4

Cu浸同一种盐溶液中FeNaClCu（2）同类金属浸于同一种电解质溶液中盐浓差、氧浓差、温浓差腐蚀电池9314、宏观与微观电池宏观电池腐蚀电池99盐浓差电池将金属浸入不同浓度的同种盐溶液中构成的电池。如将铜电极分别放入浓硫酸铜溶液与稀硫酸铜溶液中，形成电池：

CuCuSO4稀CuSO4浓Cu

在稀CuSO4溶液中，Cu电极为阳极，浓CuSO4溶液中，Cu电极为阴极，Cu离子接受电子而还原。1032盐浓差电池将金属浸入不同浓度的同种盐溶液中构（2）氧浓差电池是由构成电池溶液中的不同区域氧含量不同造成的。位于高氧浓度区域的金属为阴极，位于低氧浓度区域的金属呈阳极。1133（2）氧浓差电池是由构成电池溶液中的不同区（3）温差电池温差电池常在热交换器、锅炉、浸没式加热器等处出现，因为它们都存在温差。一般Cu电极在硫酸盐水溶液中高温端为阴极，低温端为阳极。铍的温差电池的极性与Cu的相反，高温端为阳极，低温端为阴极。铁在稀NaCl溶液中的情况与铍类似。1234（3）温差电池温差电池常在热交换器、锅炉、浸微观电池

原因：电化学性质不均匀性（1）金属化学成分不均匀性形成的金属中的杂质，元素偏聚等（2）组织的不均匀性形成的晶界，第二相，偏析（3）金属表面物理状态不均匀性形成温差，光照，变形不均等1335微观电池13135、化学腐蚀与电化学腐蚀比较14365、化学腐蚀与电化学腐蚀比较1414§2电极电位1、双电层的建立2、双电层的结构3、电极电位1537§2电极电位1、双电层的建立1515金属与介质作用会出现三种情况：金属进入溶液中成为水化阳离子

Me+nH2O—Men+nH2O+ne水化阳离子在金属表面沉积

Men+nH2O+ne—Me+nH2O正电性金属或非金属在电解质溶液中形成相应的气体电极1、双电层的建立1638金属与介质作用会出现三种情况：金属进入溶液中成为几种情况的金属表面双电层示意图：1739几种情况的金属表面双电层示意图：1717其它类型的双电层示意图剩余电荷物理吸附偶极子极化吸附1840其它类型的双电层示意图剩余电荷Φ=ψ+ψ1dδ2、双电层的结构ψφψ11941Φ=ψ+ψ1dδ2、双电层的结构ψφψ119193、电极电位电极电位：指金属自动电离的氧化过程与溶液中金属离子的还原过程，在整个扩散中达到平衡时，金属表面和扩散末端之间的电位差。(1)绝对电极电位金属溶液两相间总的电位跃绝对值。(2)氢标电极电位标