金属腐蚀与防护期末复习概要

千里之行，始于足下。第2页/共2页精品文档推荐金属腐蚀与防护期末复习概要金属腐蚀期末复习

1、测量腐蚀速度电化学办法

塔菲尔腐蚀法：将金属样品制成电极浸入腐蚀介质中，测量稳态的伏安（E~I）数据，作log|I|~E图，将阴、阳极极化曲线的直线部分延长，所得交点对应的即为logIcor,由腐蚀电流Icor除以事先精确测量的样品面积S0，即得腐蚀速率。

该法的优点是无需懂塔菲尔歪率ba,bk的值，实验操作简单。缺点是用大电流极化到塔菲尔区，金属电极表面的状态会发生改变，与外加极化前的自腐蚀事情有所别同，测得的腐蚀速度别能真实地代表原来的自腐蚀速度，且体系的操纵机理有也许发生变化

线性极化法：当极化电位非常小时（通常小于10mV），此刻称极化曲线的微极化区，公式的指数项按级数展开，能够略去高次项，公式变为Stern-Geary公式

pcorrRBi/=I

ERp/?=

优点在于能快速测出金属的瞬时腐蚀速度，因属于微极化，所以不可能引起金属表面状态的变化及腐蚀操纵机理的变化。

缺点在于塔菲尔歪率ba、bk需另外测定或从文献选取，准确度别高，且该法别适于电导率低的体系。

弱极化区的极化测量法：有适用于活化极化操纵的腐蚀体系的三点法和四点法，阳极活化操纵而阴极由浓度操纵的截距法等。该类办法的极化测量范围普通在距离腐蚀电位为±20~70mV之间，其优点是能够幸免塔菲尔外推法中强极化引起的金属表面状态、溶液成分以及操纵机理的改变，又可幸免线性极化法中塔菲尔歪率选取或测定以及近似线性区范围挑选等引起的误差

2、腐蚀电池由哪几份构成

阳极、阴极、电解质溶液和电子回路

3、解释并画出孔蚀闭塞电池原理图

点腐蚀(孔蚀)是一种腐蚀集中在金属表面数十微米范围内且向纵深进展的腐蚀形式，简称点蚀。

蚀孔内的金属表面出于活态，电位较负；蚀孔外的金属表面出于钝态，电位较正，于是孔内和孔外构成了一具活态—钝态微电偶腐蚀电池，电池具有大阴极—小阳极的面积比结构，阳极电流密度非常大，蚀孔加深非常快。孔外金属表面并且说受到阴极爱护，可接着维持钝态

随着腐蚀的举行，孔口戒指的pH值逐渐升高，水中的可溶性盐将转化为沉淀，结果锈层和垢层一起在孔口沉积形成一具闭塞电池。

4、阳极爱护的必要条件

将被爱护设备与外加直流电源的正极相联，使之成为阳极，举行阳极极化；假如在此电位下金属可以建立钝态并维持钝态，则阳极过程受到抑制，而是金属的腐蚀速度落低，这时设备得到爱护，这种办法称为阳极爱护。

推断一具腐蚀体系能否采纳阳极爱护，首先要依照恒电位法测得的阳极极化曲线来分析，若曲线没有钝化特征，则别能使用阳极爱护。

对金属通以对应于b点的电流，使其表面生成一层钝化膜，电位进入钝化区（c-d区），再用维钝电流将其电位维持在那个区域内，保持其表面的钝化膜别消逝，则金属的腐蚀速度会大大落低，这算是阳极爱护的基本原理

无钝化特征的阳极极化曲线

5、阴极极化：当经过电流时阴极电位向负的方向挪移的现象，称为阴极极化

阳极极化：当经过电流时阳极电位向正的方向挪移的现象，称为阳极极化过电位：某一极化电流密度下的电极电位与其平衡时的平衡电极电位之间的绝对值

阴极过电位：??η-=ek

阳极过电位：

ea??η-=

传递系数：电极电位对阴极（阳极）反应活化能妨碍的分数，称为阴极（阳极）反应的传递系数；传递系数与活化粒子在双电层中的相对位置有关，也常称它为对称系数，同一具电极反应的阳极反应与阴极反应的传递系数之和为1；（α越大，越阻碍阴极反应举行，越促进阳极反应）关于电极反应,当电极电位提高

??后，阴极反应活化能升高而阳极反应活化能落低。其中阴极

反应活化能升高αnF??，阳极反应活化能落低βnF??，α阴极反应的传递系数，β阳极反应的传递系数，且

有关系α+β＝

1

电极电位对阴阳极反应活化能妨碍示意图

6、钝化理论、成相膜理论、吸附理论

像铁那样的金属或合金在某种条件下，由活化态转为钝态的过程称为钝化，其钝化后所具有的耐蚀性称为钝性。在一定条件下，当金属的电位由于外加阳极电流或局部阳极电流而移向正方向时，原来爽朗溶解的金属表面状态会发生突变，金属的溶解速度则急速下落，这中表面状态的突变过程叫做钝化。腐蚀速度大幅度下落，电位强烈正移是金属钝化的两个要紧标志，缺一别可；

钝化特征：腐蚀速度大幅度下落，电位强烈正移，钝化膜的稳定性，钝化不过金属表面性质的改变。

阳极钝化：某些腐蚀体系在自然腐蚀状态下别能钝化，但经过外加阳极极化电流可以是金属钝化，这称为阳极钝化或电化学钝化。

化学钝化：金属在介质中依赖自身的作用实现的钝化；阳极钝化和化学钝化的实质是一样的；

-

i

a

e?

?

成相膜理论：当金属溶解时，可在表面上生成致密的、覆盖性梁海的爱护膜。这种爱护膜作为一具独立的相存在，并把金属和溶液机械的隔开，这将使金属的溶解速度大大落低，也即使金属转为钝态。

吸附理论：吸附理论以为，金属钝化并别需要生成成相的固态产物膜。只要在金属表面或部分表面上形成氧或含氧粒子的吸附层就够了。吸附层惟独单分子层厚。

氧原子和金属的最外侧的原子因化学吸附而结合，并使金属表面的化学结合力饱和，从而改变了金属/溶液界面的结构，大大提高了阳极反应的活化能，故金属同腐蚀介质的化学反应将显著减小，能够以为这算是金属发生钝化的缘故

妨碍钝化建立的因素：氧化剂的氧化性能的强弱、氧化剂的浓度（临界钝化浓度）、金属材料本身的钝化性能、外加阳极电流密度、温度（低温有利于钝化）、金属表面在空气中形成的氧化物膜对钝化有利、钝态能被破坏（活性例子（特殊是氯离子）、还原性气体、非氧化性酸、碱溶液、阴极极化、机械磨损）

7、温度对析氧腐蚀的妨碍

溶液温度升高将使氧的扩散过程和电极反应速度都加快，所以在一定

温度范围内，腐蚀速度说随温度的升高而加快。然而温度升高的相反

的效应是氧的溶解度的落低，而这将使腐蚀速度减小。因此在敞口系

统中，铁的腐蚀速度约在80℃达到最大值，然后随温度升高而下落。

在封闭系统中，温度升高使气相中氧的分压增大，氧分压增大说增加

氧在溶液中的溶解度，这就抵消了温度升高使氧溶解度落低的效应，

所以腐蚀速度将向来随温度升高而增大。

8、解释现象：试验：3%NaCl水溶液1滴至光亮的铁片上，加少量铁XXX（K

3Fe(CN)

6

)和酚酞试剂，

然后把铁片置于磁场中。

现象：在液滴上逐渐产生蓝红相间的斑点，继续液滴中心变蓝，边缘便成粉红，液滴缓慢旋转。

解释：在液滴上，初期溶解氧一旦被还原，大气中的氧优先溶于液滴边缘，使液滴中心相对贫氧，使整个液滴产生氧浓差。结果：液滴中心较负成为阳极，

发生：Fe→2e=Fe2+反应。Fe2+

与K3Fe(CN)6作用，形成蓝XXX。液滴边缘部位较正，成为阴极，

发生：O2＋H2O＋4e→4OH－反应。OH－

与酚酞作用，形成粉红XXX。

又由于液滴中心的Fe2+向边缘扩散，OH－

向中心扩散，使在铁片内部的电子流向液滴边缘而形成磁场，在外磁场的相互作用下，使液滴发生旋转。

9、阴极爱护原理：P226

IK外加阴极电流IA外加阳极电流

未加极化前，腐蚀电池阴阳极极化曲线交于S点，以腐蚀电流IC举行腐蚀当经过外加阴极电流使金属的总电位落到

1?时，此刻金属微电池阳极腐蚀电流为

Ia1，阴极电流为IK1，由图看出，Ia1<Ic，即外加阴极极化后，金属本身的腐蚀电流减小了，即金属得到了保护。差值Ic-Ia1表示外加阴极极化后金属腐蚀微电池作用的减小之，即腐蚀电流的减小值,称为保护效应。

10、土壤腐蚀：P198（构成氧浓差电池的腐蚀）

要紧指地下管线穿过别同的地质结构及潮湿程度别同的土壤带时，由于氧浓度差不引起的宏观电池腐蚀。

处于沙土中的金属部分，由于氧容易渗入，电位高，成为阴极；而处在粘土中的金属部分，由于缺氧，成为阳极，他们之间构成氧浓差电池，而使粘土中的金属部分遭到腐蚀（如图）

11、晶间腐蚀；

腐蚀沿着金属或合金的晶粒边界或它的邻近区域进展，晶粒本省腐蚀非常轻微，这种腐蚀便成为晶间腐蚀。（书）

晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。

它是在金属表面无任何变化的事情下，使晶粒间失去结合力，金属强度彻底丧失，导致设备突发性破坏。（PPT）

12、钝化曲线及相关参数：P117

A：0

A?金属平衡电极电位；

B：（Flade）电位（托马晓夫的观点），但很多学者以为对应于P点，即D:致钝化电位

钝化?，此点对应的电流密度为临界钝化电流密度(I

钝化

）

P：稳定钝化电位，P点过后，阳极过程的速度决定于爱护膜的化学溶解速度

b?：

击穿电位（由于卤素离子，如Cl-，Br-

等的存在，破坏钝化膜，导致阳极膜

在局部溶解。

R：过钝化电位，RQ段反应了金属再次活性溶解过钝化过程

O：析氧电位2H2O=O2+4H+

+4e

OG：关于某些金属，如Al,Ti,Mg等在电位达到相当正的电位时，在薄的、无孔的钝化膜上，开始生长厚的，有孔隙的氧化物层，有时可达200～300微米，电位可达几百伏特。

F?F?稳钝

?稳钝

?

13、氧还原过程的阴极极化曲线：P115

1)阴极过程由氧离子化反应操纵，即V反?V输。当ic为零时氧的平衡电极

电位为E00

，别能发生氧去极化反应。当Ec→E0’时,才干发生氧去极化反应。E0’氧去极化电极电位。

此时期由于氧供应充分，阴极过程要紧取决于氧的离子化反应，即活化极化过程。E0’PBC线表明了ηO2过电位与阴极极化电流密度之间关系：

0lg

lg2

ii

ibaOβη±=+=Θ

-=0

0'2

EEOη

E00

氧平衡电极电位,a单位电流密度时的过电位,与电极材料表面状态有关常数,普通约等于0.5；b-与电极材料无关，普通约为0.118V。同等条件下,ηO2愈小，表示氧去极化反应愈容易举行。

2)阴极过程由氧的扩散过程操纵，即即V输?V反。随着i别断增大氧扩散过程缓慢引起浓差极化。当i=iD,阴极极化过程如图2-19中曲线FSN所示。此刻，电极电位急剧地向负方向挪移，整个阴极过程彻底由氧的扩散过程操纵。此时期的浓差极化的过电位与电流密度关系为：

?

???

??-?=

D

ciinFRT1lg3.2η式子表明，阴极过程与电极材料无关，而彻底取决于氧的极限扩散电流密度。

3)阴极过程由氧的离子化反应与氧的扩散过程混合操纵，即V输=V反。当ic为1/2iD<i<iD时，阴极过程与氧的离子化反应及氧的扩散过程都有关，即由活化极化与浓差极化混合控制。在这种情况下，阴极过程的过电位与电流密度

的关系为：

????

??-+±=+=D

caTii

nFRTii1lg3.2lg

0βηηη

4)阴极过程由氧去极化及氢去极化共同操纵。由图2-19看出，当i=iD时，极化曲线将保持着FSN的走向。实际上，电位向负方向挪移不会无限度，电位负到一定数值时，在电极上除了氧参与去极化反应外，还也许有某种新的物质参与电极反应。如在水溶液中，当E→-1.23V时，阴极上会浮现析氢反应的阴极过程。此刻，电极过程就由吸氧和析氢过程混合操纵，如图2-19中曲线FSQG所示。此刻：

2

2HOiii+=

习题1

1.金属腐蚀的定义是啥？

2.磨损是腐蚀吗？为啥？

3.腐蚀按机理可分为那些？各有啥特点？

4.试例举局部腐蚀的形式要紧有哪些？

习题2

1.解释名词

电化学位腐蚀原电池宏观电池微观电池

电极平衡电极电位非平衡电极电位去极化剂

2．写出下列各小题的阴极和阳极反应式A．铜锌连接起来，浸入3%NaCl溶液C．在A中加入少量铜离子D．铁全浸在淡水中

E.镀镉（Cd）钢表面划伤并浸入海水中。

3.求25度下，电池Zn│ZnSO4(0.1M)││CuSO4(0.01M)│Cu的电动势。

4．推断标准状态下，下列氧化还原反应的方向（1）2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-(2)2Fe2++I2=2Fe3++2I-

5.已知μoFe3O4=-242400卡μoH+=0,μoH2O=-56690卡，μoFe2+=-20300卡。求25℃，标准状态下，电极反应Fe3O4+8H++2e=3Fe2++4H2O的平衡电极电位φ0Fe3O4/Fe2+

6.已知，25℃时，下列电极反应的标准电极电势为：

)s(CueCu)

1(?→?++522V.001=?++?→?+CueCu)

2(2158V.002

=?当电极反应为Cu(s)2eCu)3(2?→

?++，25℃时的标准电极电势0

Cu

/Cu2+

?为多少？

7.计算Ag/AgCl电极在1MKCl溶液中的电极电位.

习题3

1.啥是极化？极化有哪些类型？过电位的含义是啥？

2.传递系数的意义是啥？

3.试写出单电极体系外测电流和电位的关系，并对公式举行讨论。

4.“电位越高，腐蚀速度越大”这句话对吗？为啥？

5.有反应O+e→R,假定R别溶，电极反应速率受液相扩散步骤操纵。已知起始浓度Coo=1M，Do=10-5cm2·s-1，

xo

dx

dc==9×10-2mol·cm-4，测得58mVek=-=??η(20℃），试求扩散层厚度。

6.啥叫共轭体系，金属发生腐蚀的条件是啥？

7.Tafel外推法测腐蚀速度的理论基础是啥？8.简述极化曲线的测量办法

9.用腐蚀极化图讲明，在HCl中发生腐蚀时，[H+

]增大时对腐蚀行为的妨碍.10.Fe和纯铅在25℃，0.5MH2SO4中的动力学参数

i0H+/H2（Fe）=10-6Acm-2

bk（H+/H2，Fe）=100mv/de

ci0H+/H2（pb）=10-12Acm-2bk（H+/H2，pb）=100mv/dec

咨询在相同极化的条件下，哪种金属上的析氢反应速度大？（用表达式表示）11.塔菲尔公式η=a+blgj