腐蚀防护第三讲

腐蚀防护第三讲第1页，共40页，2023年，2月20日，星期四回顾1.腐蚀的危害性与控制腐蚀的重要意义2.设计者掌握腐蚀基本知识的必要性3.腐蚀的定义与分类第2页，共40页，2023年，2月20日，星期四腐蚀金属腐蚀非金属腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀全面腐蚀局部腐蚀机理破坏特征腐蚀环境大气腐蚀土壤腐蚀电解质溶液腐蚀熔融盐中的腐蚀高温气体腐蚀应力腐蚀疲劳腐蚀磨损腐蚀小孔腐蚀晶间腐蚀缝隙腐蚀电偶腐蚀其它第3页，共40页，2023年，2月20日，星期四金属的电化学腐蚀历程：第4页，共40页，2023年，2月20日，星期四第一类双电层第二类双电层第三类双电层金属与溶液的界面特性-双电层：I:金属离子和极性水分子之间的水化力>金属离子与电子之间的结合力II:金属离子和极性水分子之间的水化力<金属离子与电子之间的结合力III:金属离子和极性水分子之间的水化力≈金属离子与电子之间的结合力

第5页，共40页，2023年，2月20日，星期四电极电位平衡电极电位：金属浸入含有同种金属离子的溶液中；非平衡电极电位：金属浸入不含同种金属离子的溶液中气体电极的平衡电位：第6页，共40页，2023年，2月20日，星期四金属电化学腐蚀的热力学条件：阳极溶解反应自发进行的条件：阴极去极化反应自发进行的条件：

Ek＜Ek0电化学腐蚀持续进行的条件:第7页，共40页，2023年，2月20日，星期四腐蚀速度一、极化与超电压二、极化曲线和极化图三、腐蚀极化图的应用四、腐蚀速度计算与耐蚀性评定第8页，共40页，2023年，2月20日，星期四极化现象：

电池工作过程中由于电流流动而引起电极电位偏离初始值的现象，称为极化现象第9页，共40页，2023年，2月20日，星期四只要阴阳两极之间有电流流动，必然出现极化现象。由于电化学反应与电子迁移速度差异引起电位的降低升高。电化学极化浓差极化膜阻极化第10页，共40页，2023年，2月20日，星期四超电压：

腐蚀电池工作时，由于极化作用使阴极或阳极电位偏离初始电位的绝对值。定量的反应出极化的程度第11页，共40页，2023年，2月20日，星期四去极化作用：凡是能够减弱或消除极化过程的作用称为去极化作用。阴极去极化作用：在溶液中增加去极剂（H+、O2等）的浓度、升温、搅拌、其它降低活化超电压的措施阳极去极化作用：搅拌、升温、在溶液中加入络合剂或沉淀剂第12页，共40页，2023年，2月20日，星期四极化曲线和极化图：表示极化电位与极化电流或极化电流密度之间关系的曲线极化曲线测定装置见教材P18，Fig.1-12第13页，共40页，2023年，2月20日，星期四腐蚀极化图：理论最大电流Imax，腐蚀电位Ecorr第14页，共40页，2023年，2月20日，星期四腐蚀极化图的应用：1、判断腐蚀过程的控制因素（1）第15页，共40页，2023年，2月20日，星期四（3）直观地分析比较不同腐蚀系统的初始电位差以及电极的极化性能对腐蚀电流的影响腐蚀极化图的应用：第16页，共40页，2023年，2月20日，星期四2、确定金属的腐蚀速度利用极化曲线外延法求自腐蚀电流，是用电化学技术确定金属腐蚀速度的方法之一腐蚀极化图的应用：第17页，共40页，2023年，2月20日，星期四腐蚀极化图的应用：3、多电极系统图解分析极性的确定腐蚀电流的确定多电极系统的工作特性多电极系统的总的腐蚀电流系统的总电位第18页，共40页，2023年，2月20日，星期四腐蚀速度计算与耐蚀性评定（1）腐蚀速度的计算：金属溶解的数量与电量的关系遵循法拉第定律：第19页，共40页，2023年，2月20日，星期四（2）耐蚀性能的评定重量法：深度法：容量法、机械变化率，电阻变化率腐蚀速度计算与耐蚀性评定第20页，共40页，2023年，2月20日，星期四第三节析氢腐蚀和耗氧腐蚀析氢腐蚀：溶液中的氢离子作为去极剂，在阴极上放电，促使金属阳极溶解过程持续进行而引起的金属腐蚀耗氧腐蚀：阴极上耗氧反应的进行，促使阳极金属不断溶解，引起的金属腐蚀阴极过程各具特点的两种最为常见的腐蚀体系第21页，共40页，2023年，2月20日，星期四一、析氢腐蚀

1、析氢腐蚀发生的条件：

腐蚀电池中的阳极电位低于阴极的析氢电极电位

EH

EA

EH＝Ee.H－ηΗ

Ee.H＝

EH。+0.059㏒[H+]＝

－0.059pH＞第22页，共40页，2023年，2月20日，星期四2、析氢腐蚀的阴极过程和氢的超电压（1）水化氢离子迁移、对流、扩散到阴极表面H3O+→阴极表面（2）水化氢离子脱水后，放电成为氢原子，被吸附在金属上H3O+→H++H2OH++e→M－H吸附（3）复合脱附或电化学脱附后氢原子结合成氢分子（M－H吸附）+（M－H吸附）H2

（M－H吸附）+（M－H吸附）H2（4）电极表面的氢分子通过扩散、聚集成氢气泡逸出复合脱附电化学脱附第23页，共40页，2023年，2月20日，星期四塔菲尔公式与电极材料、表面状态，溶液的组成、浓度、温度有关第24页，共40页，2023年，2月20日，星期四氢的超电压的影响因素与电极材料的种类有关：详见P28，Fig.1-27与电极的表面状态有关：粗糙的表面低于光滑表面与溶液的PH值有关：酸性溶液中:

碱性溶液中:与溶液的温度有关：与某些添加剂有关：如缓蚀剂，胺、醛类等有机物质第25页，共40页，2023年，2月20日，星期四3、析氢腐蚀的特点阴极材料的性质对腐蚀速度影响很大溶液的流动状态对腐蚀速度影响不大阴极面积增加，腐蚀速度加快氢离子浓度增高（PH值下降）、温度升高会促使析氢腐蚀加剧。第26页，共40页，2023年，2月20日，星期四二、耗氧腐蚀溶液中的中性氧分子在腐蚀电池的阴极上进行离子化反应，称为吸氧反应或耗氧反应第27页，共40页，2023年，2月20日，星期四1、发生耗氧腐蚀的条件0.805v耗氧腐蚀比析氢腐蚀更易发生第28页，共40页，2023年，2月20日，星期四2、耗氧腐蚀的阴极过程和氧的超电压

氧向阴极输送氧去极化

氧的离子化反应：O2+2H2O+4e→4OH-第29页，共40页，2023年，2月20日，星期四介质中存在大量氧化剂，溶液强烈搅拌，充分的氧到达阴极表面，阴极过程由氧的离子化超电压起控制作用溶液中氧化剂或溶解氧量少，或阴极电流密度不断增大，阴极过程由氧的扩散起控制作用第30页，共40页，2023年，2月20日，星期四氧的扩散超电压：第31页，共40页，2023年，2月20日，星期四3.耗氧腐蚀的特点（1）腐蚀过程的控制步骤随金属在溶液中的腐蚀电位而异；第32页，共40页，2023年，2月20日，星期四3.耗氧腐蚀的特点（2）在氧的扩散控制情况下，腐蚀速度与金属本身的性质关系不大；第33页，共40页，2023年，2月20日，星期四3.耗氧腐蚀的特点（3）溶液的含氧量对腐蚀速度的影响很大第34页，共40页，2023年，2月20日，星期四3.耗氧腐蚀的特点（4）阴极面积对腐蚀速度的影响视腐蚀电池类型而异对宏观腐蚀电池来讲，阴极面积↑，腐蚀速度↑对于腐蚀微电池阴极面积对腐蚀速度无明显的影响（5）溶液的流动状态对腐蚀速度影响大第35页，共40页，2023年，2月20日，星期四第四节金属的钝性金属钝化的难易程度与钝化剂、金属本性和温度等有关；金属钝化后电位往正方面急剧上升；金属钝态与活态之间的转换往往具有一定程度的不可逆性；在一定条件下，利用外加阳极电流或局部阳极电流也可以使金属从活态转变为钝态一、钝化现象的共同特征：第36页，共40页，2023年，2月20日，星期四二、钝化理论与钝化特性曲线分析1、钝化理论成相膜理论（薄膜理论）吸附理论2、钝化特性曲线分析可钝化金属的阳极极化曲线阴极过程对金属钝化的影响第37页，共40页，2023年，2月20日，星期四2、钝化特性曲线分析第38页，共40页，2023年，2月20日，星