DC 第二章 電化學(xué)腐蝕的理論基礎(chǔ)(2)

1、Section 5 Polarization and Deploarization 極化與去極化極化與去極化 1.The Phenomenon of Polarization 極化現(xiàn)象極化現(xiàn)象 R VV I AK 00 0 1.The Phenomenon of Polarization 極化現(xiàn)象極化現(xiàn)象 1.1 Polarization極化：極化： 腐腐 蝕電池工作過(guò)程中由于電蝕電池工作過(guò)程中由于電 流流動(dòng)而引起電極電位發(fā)流流動(dòng)而引起電極電位發(fā) 生變化的現(xiàn)象生變化的現(xiàn)象 1.2 Anodic Polarization 陽(yáng)陽(yáng) 極極化：陽(yáng)極通過(guò)電流以極極化：陽(yáng)極通過(guò)電流以 后電極電位向正的方向變

2、后電極電位向正的方向變 化化 1.3 Cathodic Polarization 陰極極化：陰極通過(guò)電流陰極極化：陰極通過(guò)電流 以后電極電位向負(fù)的方向以后電極電位向負(fù)的方向 變化。變化。 2.1 Definition表示極化電位與電流或極化電流密度之間關(guān)系的曲表示極化電位與電流或極化電流密度之間關(guān)系的曲 線，稱為極化曲線。線，稱為極化曲線。 2.2 Classification of Polarization Curve極化曲線的分類極化曲線的分類 2.2.1 Theoretical Polarization Diagram 理論極化曲線理論極化曲線 理論極化曲線是以理想電極得出的，所謂的理想

3、電極是指該電極無(wú)論處于平衡狀理論極化曲線是以理想電極得出的，所謂的理想電極是指該電極無(wú)論處于平衡狀 態(tài)或極化狀態(tài)時(shí)只發(fā)生一個(gè)電極反應(yīng)，即只發(fā)生氧化反應(yīng)或者還原反應(yīng)。但是實(shí)態(tài)或極化狀態(tài)時(shí)只發(fā)生一個(gè)電極反應(yīng)，即只發(fā)生氧化反應(yīng)或者還原反應(yīng)。但是實(shí) 際上金屬由于電化學(xué)不均勻性，總是同時(shí)存在陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)，在電極表面常常際上金屬由于電化學(xué)不均勻性，總是同時(shí)存在陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)，在電極表面常常 有兩個(gè)或兩個(gè)以上相互共軛的電極反應(yīng)，而局部的陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)根本就分不開，有兩個(gè)或兩個(gè)以上相互共軛的電極反應(yīng)，而局部的陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)根本就分不開， 所以理論極化曲線往往是無(wú)法直接得到的。所以理論極化曲線往往是無(wú)法直接得

4、到的。 2.2.2 Measured Polarization Diagram 實(shí)測(cè)極化曲線實(shí)測(cè)極化曲線 2. Polarization Curve 極化曲線極化曲線 2.3 Related Concepts 相關(guān)概念相關(guān)概念 2. Polarization Curve 極化曲線極化曲線 cece VV eaca VV 極化的根本原因：就是陰極或陽(yáng)極的電極反應(yīng)與電子遷移極化的根本原因：就是陰極或陽(yáng)極的電極反應(yīng)與電子遷移 （從陽(yáng)極流出或流入陰極）差異引起的。（從陽(yáng)極流出或流入陰極）差異引起的。 3.1 Activation Polarization 電化學(xué)極化（活化極化）：由于電電化學(xué)極化（活化

5、極化）：由于電 化學(xué)反應(yīng)與電子遷移速度差異引起電位的降低或升高化學(xué)反應(yīng)與電子遷移速度差異引起電位的降低或升高 陰極：陰極： 陽(yáng)極：陽(yáng)極： 3.2 Concentration Polarization 濃差極化濃差極化 陰極或陽(yáng)極在離子遷移過(guò)程中因濃度差異引起的極化作用稱為濃差極陰極或陽(yáng)極在離子遷移過(guò)程中因濃度差異引起的極化作用稱為濃差極 化。化。 3.3 IR Drop 膜阻極化膜阻極化 在一定的條件下，金屬表面上會(huì)形成保護(hù)性的薄膜，陽(yáng)極過(guò)程受到強(qiáng)烈的阻滯，在一定的條件下，金屬表面上會(huì)形成保護(hù)性的薄膜，陽(yáng)極過(guò)程受到強(qiáng)烈的阻滯， 金屬溶解速度降低，陽(yáng)極表面積累過(guò)多的正電荷，使陽(yáng)極電位急劇正移。同

6、時(shí)金屬溶解速度降低，陽(yáng)極表面積累過(guò)多的正電荷，使陽(yáng)極電位急劇正移。同時(shí) 由于保護(hù)膜的存在，系統(tǒng)的電阻大為增高，當(dāng)電流流過(guò)時(shí)將產(chǎn)生很大的歐姆電由于保護(hù)膜的存在，系統(tǒng)的電阻大為增高，當(dāng)電流流過(guò)時(shí)將產(chǎn)生很大的歐姆電 壓降。這種因保護(hù)膜的存在引起的極化，通常稱為膜阻極化或電阻極化。壓降。這種因保護(hù)膜的存在引起的極化，通常稱為膜阻極化或電阻極化。 3. Causes of Polarization 極化原因極化原因 neDneD neOmHMOmHM n 22 減小或消除極化的作用稱為去極化作用。減小或消除極化的作用稱為去極化作用。 4.1 4.1 升高溫度產(chǎn)生明顯的去極化效應(yīng)升高溫度產(chǎn)生明顯的去極化效

7、應(yīng) 4.2 4.2 攪拌或充氣可以產(chǎn)生去極化效應(yīng)攪拌或充氣可以產(chǎn)生去極化效應(yīng) 4.3 4.3 改變?nèi)芤旱母淖內(nèi)芤旱膒HpH值可以產(chǎn)生去極化效應(yīng)值可以產(chǎn)生去極化效應(yīng) 4.4 4.4 加入適當(dāng)?shù)娜O化劑加入適當(dāng)?shù)娜O化劑( depolarizer )可以產(chǎn)生可以產(chǎn)生 去極化效應(yīng)。去極化效應(yīng)。 4. Depolarization 去極化作用去極化作用 neOmHMOmHM n 22 Section 6 Corrosion Polarization Diagram 腐蝕極化圖腐蝕極化圖 用自腐蝕電流法測(cè)定極化曲線局限性用自腐蝕電流法測(cè)定極化曲線局限性： 宏觀腐蝕電池；宏觀腐蝕電池； 所測(cè)電位為混合電位

8、（所測(cè)電位為混合電位（Mixed potential） 用自腐蝕電流法測(cè)定極化曲線局限性：用自腐蝕電流法測(cè)定極化曲線局限性： 宏觀腐蝕電池；所測(cè)電位為混合電位（宏觀腐蝕電池；所測(cè)電位為混合電位（Mixed potential） 1.1用外加電源法測(cè)定極化曲線用外加電源法測(cè)定極化曲線 1.1.1 Method of Constant Current 恒電流法恒電流法 1.1.2 Method of Constant Voltage 恒電位法恒電位法 1.2 Corrosion Polarization Diagram 腐蝕極化圖腐蝕極化圖 定義：把構(gòu)成腐蝕電池的陰極和陽(yáng)極的極化曲線繪在同一個(gè)定義

9、：把構(gòu)成腐蝕電池的陰極和陽(yáng)極的極化曲線繪在同一個(gè) 圖上得到的圖線就叫做腐蝕極化圖圖上得到的圖線就叫做腐蝕極化圖。 Corrosion Potential腐蝕電位腐蝕電位 Corrosion Current腐蝕電流腐蝕電流 定義：如果暫時(shí)不計(jì)電位隨電流變化的細(xì)節(jié)，可以將電位變化定義：如果暫時(shí)不計(jì)電位隨電流變化的細(xì)節(jié)，可以將電位變化 的曲線畫成直線，這種簡(jiǎn)化的腐蝕極化圖就稱為伊文思極化圖的曲線畫成直線，這種簡(jiǎn)化的腐蝕極化圖就稱為伊文思極化圖 2.1 Judging the Polarizing Extent and Characteristics of Corroding Electrode 判斷

10、腐蝕電池電極的極化程度及特征判斷腐蝕電池電極的極化程度及特征 陽(yáng)極極化值：陽(yáng)極極化值： 陰極極化值：陰極極化值： 陽(yáng)極極化率：陽(yáng)極極化率： 陰極極化率：陰極極化率： 埃文斯極化圖及其應(yīng)用埃文斯極化圖及其應(yīng)用 eacorra VV tgRpa correcc VV tgRpc 埃文斯極化圖埃文斯極化圖 2.2 Determining the Factors Influencing the Corrosion rate 確定影響腐蝕速度的確定影響腐蝕速度的 因素因素 2.2.1 起始電位的影響起始電位的影響 2.2.2 極化、去極化的影響極化、去極化的影響 不論是陰極或陽(yáng)極，只要發(fā)生極化，不論是陰

11、極或陽(yáng)極，只要發(fā)生極化， 相應(yīng)的極化曲線斜率增大，腐蝕速相應(yīng)的極化曲線斜率增大，腐蝕速 度即減??；只要發(fā)生去極化，相應(yīng)度即減??；只要發(fā)生去極化，相應(yīng) 的極化曲線斜率減小，腐蝕速度就的極化曲線斜率減小，腐蝕速度就 增大。而陰、陽(yáng)極同時(shí)發(fā)生極化或增大。而陰、陽(yáng)極同時(shí)發(fā)生極化或 去極化時(shí)，腐蝕速度變化更為顯著。去極化時(shí)，腐蝕速度變化更為顯著。 2.2.3 內(nèi)電阻內(nèi)電阻內(nèi) 內(nèi)的影響 的影響 內(nèi)電阻較大時(shí)，腐蝕速度較??；內(nèi)電阻較大時(shí)，腐蝕速度較??； 內(nèi)電阻較小時(shí)，腐蝕速度較大。內(nèi)電阻較小時(shí)，腐蝕速度較大。 埃文斯極化圖及其應(yīng)用埃文斯極化圖及其應(yīng)用 起始電位差對(duì)腐蝕速度的影響起始電位差對(duì)腐蝕速度的影響 極

12、化、去極化對(duì)腐蝕速度的影響極化、去極化對(duì)腐蝕速度的影響 a) 陽(yáng)極極化去極化的影響陽(yáng)極極化去極化的影響 b) 陰極極化、去極化的影響陰極極化、去極化的影響 c) 陰、陽(yáng)極共同極化、去極化的影響陰、陽(yáng)極共同極化、去極化的影響 內(nèi)阻對(duì)腐蝕速度的影響內(nèi)阻對(duì)腐蝕速度的影響 2.3 Determining the Corrosion Control Factors 確定確定 腐蝕控制因素腐蝕控制因素 陽(yáng)極控制程度：陽(yáng)極控制程度： 陰極控制程度：陰極控制程度： 歐姆控制程度：歐姆控制程度： papc和和內(nèi) 內(nèi)， ，Anodic Control 陽(yáng)極控制。陽(yáng)極控制。 pcpa和和內(nèi) 內(nèi)， ，Cathodic

13、 Control 陰極控制。陰極控制。 內(nèi) 內(nèi) pa和和pc，Resistance Control 歐姆控制。歐姆控制。 Mixed Control 混合控制混合控制 埃文斯極化圖及其應(yīng)用埃文斯極化圖及其應(yīng)用 %100 eaec pa pcpa pa a VV RI RRR R C 內(nèi) %100 eaec pc pcpa pc c VV RI RRR R C 內(nèi) %100 eaecpcpa R VV RI RRR R C 內(nèi) 內(nèi) 內(nèi) 腐蝕控制圖腐蝕控制圖 共軛體系與腐蝕電位共軛體系與腐蝕電位 FeFeFeFe3 3 C微電池中的共軛反應(yīng) 微電池中的共軛反應(yīng) 3.1 Conjugate Syst

14、em 共軛體系共軛體系 退火碳鋼的溶解速度可以表示為：退火碳鋼的溶解速度可以表示為： 氫氣的析出速度為氫氣的析出速度為 體系中金屬的溶解速度與氫氣的析出速度相等體系中金屬的溶解速度與氫氣的析出速度相等 共軛體系與腐蝕電位共軛體系與腐蝕電位 Fe i i eFe a k 1 1 2 2 2 2 2 22H i i eH a k kaa iii 11 akk iii 22 corrka iii icorr Corrosion Current Density腐蝕腐蝕 電流密度。電流密度。 共軛體系：共軛體系：在一個(gè)在一個(gè) 孤立金屬電極上同時(shí)孤立金屬電極上同時(shí) 以相等的速度進(jìn)行著以相等的速度進(jìn)行著 一

15、個(gè)陽(yáng)極反應(yīng)和陰極一個(gè)陽(yáng)極反應(yīng)和陰極 反應(yīng)的現(xiàn)象稱為電極反應(yīng)的現(xiàn)象稱為電極 反應(yīng)的耦合，而互相反應(yīng)的耦合，而互相 耦合的反應(yīng)稱為共軛耦合的反應(yīng)稱為共軛 反應(yīng)，相應(yīng)的腐蝕體反應(yīng)，相應(yīng)的腐蝕體 系稱之為共軛體系系稱之為共軛體系。 3.2 Corrosion Potential 腐蝕電位腐蝕電位 兩個(gè)電極反應(yīng)耦合條件為兩個(gè)電極反應(yīng)耦合條件為： （eH -eFe） 0 eFecorreH 腐蝕電位是在沒有外加電流腐蝕電位是在沒有外加電流 時(shí)金屬達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定腐蝕狀時(shí)金屬達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定腐蝕狀 態(tài)時(shí)測(cè)得的電位，它是被自態(tài)時(shí)測(cè)得的電位，它是被自 腐蝕電流所極化的陽(yáng)極反應(yīng)腐蝕電流所極化的陽(yáng)極反應(yīng) 和陰極反應(yīng)的混合電

16、位。和陰極反應(yīng)的混合電位。 腐蝕電位所對(duì)應(yīng)的腐蝕電流腐蝕電位所對(duì)應(yīng)的腐蝕電流 既表示了金屬在腐蝕電位時(shí)既表示了金屬在腐蝕電位時(shí) 的腐蝕溶解速度，又表示此的腐蝕溶解速度，又表示此 時(shí)溶液中去極化劑還原反應(yīng)時(shí)溶液中去極化劑還原反應(yīng) 的速度。的速度。 共軛體系與腐蝕電位共軛體系與腐蝕電位 Section 7 Passivity of Metal 金屬的鈍化金屬的鈍化 1. Passivity and Its Characteristics 鈍化現(xiàn)象與特征鈍化現(xiàn)象與特征 o1.1 Definition: 電化學(xué)腐蝕的陽(yáng)極過(guò)程在某些情況下會(huì)受到強(qiáng)電化學(xué)腐蝕的陽(yáng)極過(guò)程在某些情況下會(huì)受到強(qiáng) 烈的阻滯，使腐蝕

17、速度急劇下降的現(xiàn)象叫做金屬的鈍化。烈的阻滯，使腐蝕速度急劇下降的現(xiàn)象叫做金屬的鈍化。 o1.2 Characteristics of Passivity 鈍化特征鈍化特征： n1.2.1 金屬鈍化的難易程度與鈍化劑、金屬本性和溫度有關(guān)金屬鈍化的難易程度與鈍化劑、金屬本性和溫度有關(guān) pPassivators: HNO3、H2O2、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4、AgNO3和和 O2等，并且鈍化劑的氧化性愈強(qiáng)，金屬的鈍化趨勢(shì)越大等，并且鈍化劑的氧化性愈強(qiáng)，金屬的鈍化趨勢(shì)越大 pNature of Metals: TiTi、AlAl、CrCr、MoMo、MgMg、NiNi、FeFe、MnMn

18、、ZnZn、PbPb、CuCu n1.2.2 金屬鈍化后電位往正方向急劇上升金屬鈍化后電位往正方向急劇上升 n1.2.3 金屬鈍態(tài)與活態(tài)之間的轉(zhuǎn)換往往具有一定的不可逆性金屬鈍態(tài)與活態(tài)之間的轉(zhuǎn)換往往具有一定的不可逆性 n1.2.4 一定條件下，利用外加陽(yáng)極電流或局部陽(yáng)極電流也可以使金屬一定條件下，利用外加陽(yáng)極電流或局部陽(yáng)極電流也可以使金屬 從活態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)從活態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài) o2.1 The Analysis of Passivation Characteristic Curve金屬的鈍化金屬的鈍化 特性曲線分析特性曲線分析 p2.1.1 Active Solution region 活性活性 溶

19、解區(qū)溶解區(qū) nVpp鈍化電位（臨界電位），鈍化電位（臨界電位）， nJpp稱為致鈍電流密度。稱為致鈍電流密度。 p2.1.2 Active-Passive Transition Region 活化鈍化過(guò)渡區(qū)（不穩(wěn)活化鈍化過(guò)渡區(qū)（不穩(wěn) 定區(qū)）定區(qū)） p2.1.3 Passive Region 鈍化區(qū)鈍化區(qū) nJP 維鈍電流密度。維鈍電流密度。 p2.1.4 Transpassive Region 過(guò)鈍過(guò)鈍 化區(qū)化區(qū) 2. Passivation Characteristic Curve 金屬的鈍化特性曲線金屬的鈍化特性曲線 o2.2 The Influence of Cathodic Polar

20、ization Curve on Passivation of Metal 陰極極化曲線對(duì)金屬鈍態(tài)的陰極極化曲線對(duì)金屬鈍態(tài)的 影響影響 n2.2.1 陰極極化曲線陰極極化曲線1與陽(yáng)極極化曲線與陽(yáng)極極化曲線 只有一個(gè)交點(diǎn)只有一個(gè)交點(diǎn)A，位于活化區(qū)內(nèi)，出，位于活化區(qū)內(nèi)，出 現(xiàn)了活化腐蝕?，F(xiàn)了活化腐蝕。 n2.2.2 極化曲線極化曲線2與陽(yáng)極極化曲線有三與陽(yáng)極極化曲線有三 個(gè)交點(diǎn)：個(gè)交點(diǎn)：D點(diǎn)在鈍化區(qū)，點(diǎn)在鈍化區(qū)，B點(diǎn)位于活點(diǎn)位于活 化區(qū)，而化區(qū)，而C點(diǎn)是個(gè)不穩(wěn)定的交點(diǎn)。點(diǎn)是個(gè)不穩(wěn)定的交點(diǎn)。 n2.2.3 陰極極化曲線陰極極化曲線3與陽(yáng)極極化曲線與陽(yáng)極極化曲線 只有一個(gè)交點(diǎn)只有一個(gè)交點(diǎn)E，且處于鈍化

21、區(qū)，則，且處于鈍化區(qū)，則 金屬位于穩(wěn)定的鈍態(tài)，相當(dāng)于金屬金屬位于穩(wěn)定的鈍態(tài)，相當(dāng)于金屬 在適宜的介質(zhì)中自發(fā)鈍化。在適宜的介質(zhì)中自發(fā)鈍化。 2. Passivation Characteristic Curve 金屬的鈍化特性曲線金屬的鈍化特性曲線 3. Theories of Passivity 鈍化理論鈍化理論 o3.1 Oxide-film Theory 3.1 Oxide-film Theory 成相膜理論成相膜理論 n鈍化是由于金屬溶解時(shí)，在金屬表面上形成了致密的、鈍化是由于金屬溶解時(shí)，在金屬表面上形成了致密的、 覆蓋性能良好的固體產(chǎn)物保護(hù)膜，這層保護(hù)膜作為一個(gè)覆蓋性能良好的固體產(chǎn)物保

22、護(hù)膜，這層保護(hù)膜作為一個(gè) 獨(dú)立的相而存在，它或者使金屬與電解質(zhì)溶液完全隔開，獨(dú)立的相而存在，它或者使金屬與電解質(zhì)溶液完全隔開， 或者強(qiáng)烈地阻滯了陽(yáng)極過(guò)程的進(jìn)行，結(jié)果使金屬的溶解或者強(qiáng)烈地阻滯了陽(yáng)極過(guò)程的進(jìn)行，結(jié)果使金屬的溶解 速度大大降低，亦即使金屬轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)。速度大大降低，亦即使金屬轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)。 o3.2 The Adsorption Theory of Passivity 3.2 The Adsorption Theory of Passivity 吸吸 附理論附理論 n金屬的鈍化并不需要形成固態(tài)產(chǎn)物膜，而只要在金屬表金屬的鈍化并不需要形成固態(tài)產(chǎn)物膜，而只要在金屬表 面或部分表面上生成氧或

23、含氧粒子的吸附層就足夠使金面或部分表面上生成氧或含氧粒子的吸附層就足夠使金 屬發(fā)生鈍化了。當(dāng)這些粒子在金屬表面上吸附后，就改屬發(fā)生鈍化了。當(dāng)這些粒子在金屬表面上吸附后，就改 變了金屬變了金屬- -溶液界面的結(jié)構(gòu)，并使陽(yáng)極反應(yīng)的活化能顯著溶液界面的結(jié)構(gòu)，并使陽(yáng)極反應(yīng)的活化能顯著 升高，因而金屬表面本身的反應(yīng)能力降低了，亦即呈現(xiàn)升高，因而金屬表面本身的反應(yīng)能力降低了，亦即呈現(xiàn) 出鈍態(tài)。出鈍態(tài)。 4. The Applications of Passivity 金屬鈍性的應(yīng)用金屬鈍性的應(yīng)用 o4.1 The Anodic Protection 陽(yáng)極保護(hù)陽(yáng)極保護(hù) nElectrochemical Pa

24、ssivation o4.2 Chemical Passivation Increasing the Corrosion Resistance of Metals 化學(xué)鈍化提高金屬耐蝕性化學(xué)鈍化提高金屬耐蝕性 o4.3 Increasing the Corrosion Resistance of Alloy by Addition of Alloy Elements 添加易鈍化合金元素，添加易鈍化合金元素， 提高合金的耐蝕性提高合金的耐蝕性 o4.4 Increasing the Corrosion Resistance of Passive Metals or Alloys by Addit

25、ion of Active Cathodic Elements 添加活性陰極元素提高可鈍化金屬或合添加活性陰極元素提高可鈍化金屬或合 金的耐蝕性金的耐蝕性 Section 8 Corrosions of Hydrogen Evolution and Oxygen Consumption 析氫腐蝕與吸氧腐蝕析氫腐蝕與吸氧腐蝕 金屬腐蝕的陰極過(guò)程金屬腐蝕的陰極過(guò)程 2 22HeH CueCu 2 2 23 FeeFe OHNOeHNO 223 234 OHCreHOCr 2 32 72 72614 OHeOHO442 22 CleCl22 2 OHOHFeeOHFe 23 )()( OHFeOeO

26、HOFe232 243 OHRHeHRO 22 44 2 22RHeHR u析氫腐蝕：析氫腐蝕：溶液中的氫離子作為去極化劑，在陰極上放電，促溶液中的氫離子作為去極化劑，在陰極上放電，促 使金屬陽(yáng)極溶解過(guò)程持續(xù)進(jìn)行而引起的金屬腐蝕。使金屬陽(yáng)極溶解過(guò)程持續(xù)進(jìn)行而引起的金屬腐蝕。 u2.1 2.1 發(fā)生析氫腐蝕的條件發(fā)生析氫腐蝕的條件 腐蝕電池中的陽(yáng)極電位必須低于陰極的析氫電位。腐蝕電池中的陽(yáng)極電位必須低于陰極的析氫電位。 析氫電位是指在一定陰極電流密度下，氫的平衡電位和陰極上氫的超電析氫電位是指在一定陰極電流密度下，氫的平衡電位和陰極上氫的超電 壓壓(Hydrogen Overvoltage(Hy

27、drogen Overvoltage ) )之差，即之差，即 u式中式中 已知陰極電流密度下的析氫電位；已知陰極電流密度下的析氫電位； u 氫的平衡電極電位；氫的平衡電極電位； u 在該陰極電流密度下氫的超電壓。在該陰極電流密度下氫的超電壓。 HeHH VV H V eH V H 陰極表面陰極表面 氫的超電壓值越大，氫的去極化作用就越小，析氫腐蝕過(guò)程氫的超電壓值越大，氫的去極化作用就越小，析氫腐蝕過(guò)程 就越難發(fā)生。就越難發(fā)生。 HOH2 HOHHOH 22 吸附 HMeH 2 )()(HHMHM 復(fù)合脫附 吸附吸附23 )()(HeOHHM 電化學(xué)脫附 吸附 u2.2 析氫腐蝕的陰極過(guò)程和氫的

28、超電壓析氫腐蝕的陰極過(guò)程和氫的超電壓 2.2.2 塔菲爾公式：塔菲爾公式： u式中式中 a 單位電流密度單位電流密度 下的過(guò)電位下的過(guò)電位 u b 與材料的種類與材料的種類 無(wú)關(guān)，大多數(shù)金屬為無(wú)關(guān)，大多數(shù)金屬為0.116V。 析氫腐蝕析氫腐蝕 cH Jbalg u總之：提高金屬的純度，減少或消除雜質(zhì)，減小陰極面積，添總之：提高金屬的純度，減少或消除雜質(zhì)，減小陰極面積，添 加緩蝕劑，降低溶液中的氫離子濃度等措施都可以抑制氫的去加緩蝕劑，降低溶液中的氫離子濃度等措施都可以抑制氫的去 極化過(guò)程，減輕析氫腐蝕的程度。極化過(guò)程，減輕析氫腐蝕的程度。 析氫腐蝕析氫腐蝕 u耗氧腐蝕：陰極上耗氧反應(yīng)的進(jìn)行，促

29、使陽(yáng)極金屬不斷耗氧腐蝕：陰極上耗氧反應(yīng)的進(jìn)行，促使陽(yáng)極金屬不斷 溶解而引起的金屬腐蝕溶解而引起的金屬腐蝕 中性溶液中中性溶液中 堿性溶液中堿性溶液中 酸性溶液中酸性溶液中 u3.1 3.1 發(fā)生吸氧腐蝕的條件發(fā)生吸氧腐蝕的條件 u腐蝕電池中的金屬陽(yáng)極的平衡電位腐蝕電池中的金屬陽(yáng)極的平衡電位 必須低于該溶液必須低于該溶液 中氧的平衡電位中氧的平衡電位 ，即，即 ，吸氧腐蝕的驅(qū)動(dòng)力更大，所，吸氧腐蝕的驅(qū)動(dòng)力更大，所 以耗氧腐蝕比析氫腐蝕更容易發(fā)生以耗氧腐蝕比析氫腐蝕更容易發(fā)生 3. Corrosion of Oxygen Consumption 吸氧腐蝕吸氧腐蝕 OHeHO242 2 OHeOHO

30、442 22 OHeHO 22 244 0 M V 0 2 eO V 0 M V 0 2 eO V 0 2 eO V 0 eH V u3.2 3.2 吸氧腐蝕的陰極過(guò)程和氧的超電壓吸氧腐蝕的陰極過(guò)程和氧的超電壓 3.2.1 氧向陰極輸送氧向陰極輸送 3.2.2 氧離子化反應(yīng)過(guò)程氧離子化反應(yīng)過(guò)程 u半價(jià)氧離子的形成半價(jià)氧離子的形成 u二氧化一氫的形成二氧化一氫的形成 u二氧化一氫離子的形成二氧化一氫離子的形成 u形成過(guò)氧化氫形成過(guò)氧化氫 u形成氫氧根離子形成氫氧根離子 3. Corrosion of Oxygen Consumption 吸氧腐蝕吸氧腐蝕 OHeOHO442 22 22 OeO

31、22 HOHO 22 HOeHO 222 OHHHO OHeOH22 22 氧向陰極輸送示意圖 電化學(xué)極化區(qū)電化學(xué)極化區(qū) 混合控制區(qū)域混合控制區(qū)域 濃差極化控制區(qū)濃差極化控制區(qū) 氧、氫聯(lián)合去極化區(qū)氧、氫聯(lián)合去極化區(qū) 3. Corrosion of Oxygen Consumption 吸氧腐蝕吸氧腐蝕 dc JJ 2 1 Jba O lg , 2 , a , b dcd JJJ 2 1 cd d cO JJ J bJbalglg , 2 cd d cd d O JJ J b JJ J nF RT lgln , 2 dc JJ 氧去極化過(guò)程的陰極極化曲線氧去極化過(guò)程的陰極極化曲線 ABC段：電化

32、學(xué)極化區(qū)段：電化學(xué)極化區(qū) BD段：混合控制區(qū)域段：混合控制區(qū)域 DEN段：濃差極化控制段：濃差極化控制 區(qū)區(qū) EFG段段 ：氧、氫聯(lián)合去：氧、氫聯(lián)合去 極化區(qū)極化區(qū) 3. Corrosion of Oxygen Consumption 吸氧腐蝕吸氧腐蝕 u4.1 大陰極小陽(yáng)極的腐蝕體系會(huì)加快金屬陽(yáng)極的腐大陰極小陽(yáng)極的腐蝕體系會(huì)加快金屬陽(yáng)極的腐 蝕速度蝕速度 u4.2 陰陽(yáng)極面積相對(duì)大小的工程應(yīng)用陰陽(yáng)極面積相對(duì)大小的工程應(yīng)用 uIa=Ic=Icorr 工程實(shí)踐中應(yīng)盡量避免大陰極小陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)體系，迫工程實(shí)踐中應(yīng)盡量避免大陰極小陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)體系，迫 不得已的情況下盡量設(shè)計(jì)成大陽(yáng)極小陰極的結(jié)構(gòu)。不得已的

33、情況下盡量設(shè)計(jì)成大陽(yáng)極小陰極的結(jié)構(gòu)。 冶金因素對(duì)電化學(xué)腐蝕的影響冶金因素對(duì)電化學(xué)腐蝕的影響 2. Influence of Environments on Electrochemical Corrosion 環(huán)境因素對(duì)電化學(xué)腐蝕的影響環(huán)境因素對(duì)電化學(xué)腐蝕的影響 2. Influence of Environments on Electrochemical Corrosion 環(huán)境因素對(duì)電化學(xué)腐蝕的影響環(huán)境因素對(duì)電化學(xué)腐蝕的影響 金屬的腐蝕速度與金屬的腐蝕速度與pH值之間的關(guān)系值之間的關(guān)系 本章思考題本章思考題 1. 1. 說(shuō)明三類雙電層各自帶電狀態(tài)，并解釋為什么會(huì)形成這種電荷分布結(jié)構(gòu)？說(shuō)明三類雙電層各自帶電狀態(tài)，并解釋為什么會(huì)形成這種電荷分布結(jié)構(gòu)？ 2. 2. 什么叫電極電位？什么叫標(biāo)準(zhǔn)電極電位？什么叫電極電位？什么叫標(biāo)準(zhǔn)電極電位？ 3. 3. 作為參比電極必須滿足哪些條件？作為參比電極必須滿足哪些條件？ 4. 4. 什么是標(biāo)準(zhǔn)電位序？什么是腐蝕電位序？什么是標(biāo)準(zhǔn)電位序？什么是腐蝕電位序？ 5. 5. 金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的熱力學(xué)條件是什么？金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的熱力學(xué)條件是什么？ 6. 6. 電位電位-pH-pH圖中的三類曲線各代表什么含義