金屬腐蝕理論復(fù)習(xí)題

1、金屬腐蝕理論及腐蝕控制復(fù)習(xí)題第1章 緒論思考題1.舉例說(shuō)明腐蝕的定義，腐蝕定義中的三個(gè)基本要素是什么，耐蝕性和腐蝕性概念的區(qū)別。答：腐蝕的定義：工程材料和周?chē)h(huán)境發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而遭受的破壞 舉例：工程材料和周?chē)h(huán)境發(fā)生相互作用而破壞 三個(gè)基本要素：腐蝕的對(duì)象、腐蝕的環(huán)境、腐蝕的性質(zhì)。 耐蝕性：指材料抵抗環(huán)境介質(zhì)腐蝕的能力。腐蝕性：指環(huán)境介質(zhì)對(duì)材料腐蝕的強(qiáng)弱程度。2.金屬腐蝕的本質(zhì)是什么，均勻腐蝕速度的表示方法有哪些？答:金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬在大多數(shù)情況下通過(guò)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或是電化學(xué)反應(yīng)后，腐蝕產(chǎn)物變?yōu)榛衔锘蚍菃钨|(zhì)狀態(tài)；從能量觀(guān)點(diǎn)看，金屬與周?chē)沫h(huán)境組成了熱力學(xué)上不穩(wěn)定的體系，腐蝕反應(yīng)使體

2、系能量降低。 均勻腐蝕速度的表示方法：深度：年腐蝕深度 （）VP= h是試樣腐蝕后厚度的減少量，單位mm;V-代表失重腐蝕速度； t是腐蝕時(shí)間，單位y；d是金屬材料的密度；VP所以的單位是mm/y。增重：V+= = W0代表腐蝕前金屬試樣的質(zhì)量，單位g； W1代表腐蝕以后經(jīng)除去腐蝕產(chǎn)物處理的試樣質(zhì)量，單位g； S代表試樣暴露的表面積，單位m2； t代表腐蝕的時(shí)間，單位h。失重：失重腐蝕速度()= = W0代表腐蝕前金屬試樣的質(zhì)量，單位g； W1代表腐蝕以后經(jīng)除去腐蝕產(chǎn)物處理的試樣質(zhì)量，單位g； S代表試樣暴露的表面積，單位m2； t代表腐蝕的時(shí)間，單位h。 計(jì)算題計(jì)算題1. 根據(jù)表1中所列數(shù)據(jù)

3、分別計(jì)算碳鋼和鋁兩種材料在試驗(yàn)介質(zhì)中的失重腐蝕速度V- 和年腐蝕深度Vp，并進(jìn)行比較，說(shuō)明兩種腐蝕速度表示方法的差別。表1 解：由題意得：（1）對(duì)碳鋼在30%HNO3( 25)中有：V=W/st=(18.7153-18.6739)/45×2×(20×4020×340×30)×0.000001 =0.4694 g/h又d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/cm2h Vp=8.76V/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y對(duì)鋁在30%HNO3(25)中有：V=W鋁

4、/st=(16.1820-16.1347)/2×(30×4030×540×5)×45×10-6 =0.3391g/hd=m鋁/v=16.1820/(30×40×5×0.001)=2.697g/cm3說(shuō)明：碳鋼的V比鋁大，而Vp比鋁小，因?yàn)殇X在腐蝕的時(shí)候產(chǎn)生的是點(diǎn)腐蝕（2）對(duì)不銹鋼在20%HNO3( 25)有：表面積S=2×0.01522×0.015×0.004=0.00179 m2V=W/st=(22.3367-22.2743)/0.00179×400=0.0871

5、5 g/ m2h 試樣體積為：V=×1.52×0.4=2.827 cm3d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3Vp=8.76V/d=8.76×0.08715/7.901=0.097mm/y對(duì)鋁有：表面積S=2×0.0222×0.02×0.005=0.00314 m2 V=W/st=(16.9646-16.9151)/0.00314×20=0.7882 g/ m2h 試樣體積為：V=×22×0.5=6.28 cm3d=W/V=16.9646/6.28=2.701 g/cm3Vp=8.

6、76V/d=8.76×0.7882/2.701=2.56mm/y試樣在98% HNO3(85)時(shí)有：對(duì)不銹鋼：V=W/st=(22.3367-22.2906)/0.00179×2=12.8771 g/ m2hVp=8.76V/d=8.76×12.8771/7.901=14.28mm/y對(duì)鋁：V=W/st=(16.9646-16.9250)/0.00314×40=0.3153g/ m2hVp=8.76V/d=8.76×0.3153/2.701=1.02mm/y說(shuō)明：硝酸濃度溫度對(duì)不銹鋼和鋁的腐蝕速度具有相反的影響。3.鎂在0.5mol/L NaC

7、l 溶液中浸泡100小時(shí)，共放出氫氣330cm3。試驗(yàn)溫度25 C,壓力760mmHg(760mmHg=1atm=101325Pa);試樣尺寸為20mm×20mm×0.5mm的薄板。計(jì)算鎂試樣的失重腐蝕速度Vp。（在25時(shí)水的飽和蒸汽壓為23.8mmHg)解：由題意得：該試樣的表面積為：S=2×(20×2020×0.520×0.5)×10-6 =840×10-6m壓力P=760mmHg-23.8 mmHg =736.2 mmHg=98151.9Pa根據(jù)PV=nRT 則有放出的氫氣的物質(zhì)的量為：n=PV/RT=981

8、51.9×330×10-6/8.315×(25273.15)=0.01307mol 又根據(jù)Mg 2H+Mg2+H2Mg腐蝕的量為n(Mg)=0.01307mol所以：V=nM(Mg)/St=0.01307×24.3050/840×10×10-6×100 =3.7817g/m2·h查表得：dMg=1.74 g/cm3有： Vp=8.76V/d=8.76×3.7817/1.74=19.04mm/y4.表面積4cm2的鐵試樣，浸泡在5%鹽酸溶液中，測(cè)出腐蝕電流為Icor = 0.55mA。計(jì)算鐵試樣的腐蝕速度V

9、- 和VP。解：由題意得：根據(jù)V=A/nF=icor可知V=（A/nF）Icor/s=55.845×0.55×0.001/2×26.8×4×0.0001=1.4326g/ m2h查表得d(Fe)=7.8g/ cm3Vp=8.76V/d=8.76×1.4326/7.8=1.61mm/y即鐵試樣的腐蝕速度V=1.4326 g/·h Vp=1.61mm/y補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)：1.腐蝕的分類(lèi)按腐蝕環(huán)境分類(lèi)：大氣腐蝕;土壤腐蝕;海水腐蝕;高溫氣體腐蝕;化工介質(zhì)腐蝕按腐蝕破壞形態(tài)分類(lèi)：全面腐蝕 局部腐蝕按腐蝕作用的性質(zhì)分類(lèi)：電化學(xué)腐蝕：（金屬和

10、環(huán)境的相互作用是電化學(xué)反應(yīng)，腐蝕過(guò)程有腐蝕電流產(chǎn)生）?；瘜W(xué)腐蝕：（金屬和環(huán)境的作用是化學(xué)反應(yīng)，腐蝕過(guò)程無(wú)腐蝕電流產(chǎn)生）。物理腐蝕：（金屬和環(huán)境相互作用是金屬單純的物理溶解）。第2章 腐蝕電池思考題1. 腐蝕電池的概念和特點(diǎn)以及形成腐蝕電池的原因，與作為化學(xué)電源的原電池的區(qū)別在哪里？為什么干電池本身不是腐蝕電池，而鋅殼內(nèi)表面上形成的原電池是腐蝕電池？答：腐蝕電池：只能導(dǎo)致金屬材料破壞而不能對(duì)外界作功的短路原電池。    特點(diǎn)：腐蝕電池的陽(yáng)極反應(yīng)是金屬的氧化反應(yīng)，結(jié)果造成金屬材料的破壞。腐蝕電池的陰、陽(yáng)極短路（即短路的原電池），電池產(chǎn)生的電流全部消耗在內(nèi)部，轉(zhuǎn)變?yōu)闊幔?/p>

11、不對(duì)外做功。腐蝕電池中的反應(yīng)是以最大限度的不可逆方式進(jìn)行。(3)形成腐蝕電池原因：這是因?yàn)榻饘俜矫婧铜h(huán)境方面存在電化學(xué)不均一性。金屬材料方面：金屬材料的成份不均勻性、金屬表面的狀態(tài)不均勻性、金屬組織結(jié)構(gòu)不均勻性、應(yīng)力和變形的不均勻性、“亞微觀(guān)”不均勻性。環(huán)境方面：金屬離子濃度差異；溶解氧濃度差異；溫度差異。（4）與化學(xué)電源的原電池的區(qū)別：原電池的氧化還原反應(yīng)是分開(kāi)進(jìn)行的，即陽(yáng)極氧化，陰極還原；腐蝕電池則在發(fā)生腐蝕位置同時(shí)同地進(jìn)行反應(yīng)。原電池是特殊的異相催化反應(yīng)，受電極界面雙電層影響較大。原電池中物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)變過(guò)程中有電子通過(guò)外電路；腐蝕電池工作中產(chǎn)生的電流完全消耗在電池內(nèi)部。（5）干電池本身不止

12、鋅殼內(nèi)表面上的反應(yīng),干電池包括鋅的電解反應(yīng)和二氧化錳與氫氣的反應(yīng),所以干電池本身不是腐蝕電池,而鋅殼內(nèi)表面上形成的原電池只導(dǎo)致鋅材料破壞而不對(duì)外做有用功，是腐蝕電池。2. 舉例說(shuō)明腐蝕電池的工作環(huán)節(jié)。解：以含雜質(zhì)銅鋅塊浸于鹽酸溶液中為例陰極反應(yīng) 金屬的氧化反應(yīng)，當(dāng)氧化反應(yīng)產(chǎn)物是可溶性離子時(shí)，一 般形式寫(xiě)成：MeMen+ne。 Zn=Zn2+2e-陽(yáng)極反應(yīng) 溶液中的某些物質(zhì)D的還原反應(yīng)，一般形式：D+meDe 2H+2e=H2電流回路 金屬部分：電子的定向運(yùn)動(dòng)（電子由陽(yáng)極流到陰極） 溶液部分：離子的定向運(yùn)動(dòng)（陰離子由陰極向陽(yáng)極遷移，陽(yáng)離子由陽(yáng)極向陰極遷移）在金屬內(nèi)部電流從陰極到陽(yáng)極，在溶液內(nèi)部里

13、電流從陽(yáng)極到陰極，形成閉合回路。2.Evans極化圖的意義和作法，用Evans極化圖表示腐蝕電流的影響因素，請(qǐng)用Evans極化圖說(shuō)明，鐵和鋅在同樣的酸溶液中，雖然鋅的平衡電位比鐵的平衡電位更負(fù)，但由于析氫反應(yīng)在鋅上更難進(jìn)行，因?yàn)殇\的腐蝕電池比鐵的腐蝕電流小答：1）Evans極化圖的作法：在極化曲線(xiàn)圖上忽略極化曲線(xiàn)的具體形狀而用直線(xiàn)表示便得到Evans極化圖。（若陰極和陽(yáng)極的極化電位與電流的關(guān)系式線(xiàn)性的，就可以得到由直線(xiàn)表示的腐蝕極化圖，稱(chēng)為Evans極化圖）   2）用Evans極化圖表示影響腐蝕電流的因素 當(dāng)起始電位差（E0c-E0a）增大，腐蝕電流增

14、大；當(dāng)腐蝕電池的工作阻力增大（Pc,Pa或R同時(shí)或分別增大），則腐蝕電流減小。這些影響用Evans極化圖表示十分清楚。    3）用Evans極化圖表示腐蝕電池的控制類(lèi)型 陰極極化控制 Pc>>Pa,R可以忽略，即陰極反應(yīng)的阻力在總阻力中占控制地位; 陽(yáng)極極化控制 Pa>>Pc,R可以忽略，即陰極反應(yīng)的阻力在總阻力中占控制地位; 歐姆電阻控制 R>>Pa,Pc,總阻力中以歐姆電阻為主。 計(jì)算題1. 將銅片和鋅片插在3%NaCl 溶液中，測(cè)得銅片和鋅片未接通時(shí)的

15、電位分別為 +0.05V和 0.83V。當(dāng)用導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)電流表把銅片和鋅片接通，原電池開(kāi)始工作，電流表指示的穩(wěn)定電流為0.15mA。已知電路的歐姆電阻為200(1) 原電池工作后陽(yáng)極和陰極的電位差Ec Ea 是多少？(2) 陽(yáng)極極化值 DEa與陰極極化值 DEc的絕對(duì)值之和Ea + |DEc|等于多少?(3) 如果陽(yáng)極和陰極都不極化，電流表指示應(yīng)為多少？(4) 如果使用零電阻電流表，且溶液電阻可以忽略不計(jì)，那么電流達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，陽(yáng)極與陰極的電位差Ec Ea、陽(yáng)極極化值與陰極極化值的絕對(duì)值之和Ea+|Ec| 等于多少？電流表的指示又為多少？解：由題意得：（1）根據(jù)Ec-Ea=IR 則有:Ec-Ea=I

16、R=0.51mA×200歐=30mV=0.03V 即原電池工作后陽(yáng)極和陰極的電壓差Ec-Ea=0.03V（2）Ea=Ea-Eoa |Ec|=Eoc-EcEa|Ec|=Ea-Eoa+Eoc-Ec=(Eoc-Eoa)-(Ec-Ea)=0.050.83-0.03=0.85V即陽(yáng)極極化值Ea與陰極極化值Ec的絕對(duì)值之和為0.85V。（3）如果陽(yáng)極和陰極都不極化，則有Pc=0 ，Pa=0Icor=(Eoc-Eoa)/R=(0.050.83)/200=0.0044A=4.4mA即電流表指示應(yīng)為4.4mA。（4）當(dāng)使用零電阻電流表時(shí)有，陽(yáng)極與陰極的電位差 Ec=Ea，則有：電位差Ec-Ea=0由（

17、2）知：Ea|Ec|=(Ea-Ec)-(Eoa-Eoc)=0-(-0.83-0.5)=0.88VPc+Pa=(Eoc-EcEa-Eoa)/ Icor=(0.88-0.03)/0.15×10-3=5666.7I=(Eoc-Eoa)/(Pc+Pa)=(0.050.83)/5666.7=0.000155A2. 某腐蝕體系的參數(shù)為：E0a = -0.4V，E0c = 0.8V，Ecor = -0.2V。當(dāng)R = 0時(shí)，Icor = 10mA,該腐蝕電池屬于什么控制類(lèi)型？如果歐姆電阻R = 90，那么Icor為多少？腐蝕電池又屬于什么控制類(lèi)型？解：由題可知：當(dāng)R=0時(shí)有：Icor=(Eoc-E

18、oa)/（Pc+Pa）Pc+Pa=(Eoc-Eoa)/ Icor=（0.8+0.4）/10×10-2=120Pc=(Eoc-Ec)/ Icor=(0.80.2)/10×10-3=100則有 Pa=120-100=20因?yàn)镻c>>Pa，所以該電池屬于陽(yáng)極極化控制。當(dāng)歐姆電阻R=90時(shí)有：Icor=(Eoc-Eoa)/(Pc+Pa+R)=(0.8+0.4)/(120+90)=5.71mA 因?yàn)镽與Pc接近，所以該腐蝕電池為歐姆電阻和陽(yáng)極極化共同控制。補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)：1.腐蝕電池的工作環(huán)節(jié)：（1） 陽(yáng)極反應(yīng)：金屬的氧化反應(yīng)（2） 陰極反應(yīng)：溶液中某些物質(zhì)的還原反應(yīng) (3)

19、 電流回路：金屬部分電子的定向移動(dòng)，電子由陽(yáng)極流向陰極 溶液部分：離子的定向移動(dòng)，陽(yáng)離子由陽(yáng)極向陰極移動(dòng)，陰離子由陰極向陽(yáng)極移動(dòng)。在金屬內(nèi)部，電流從陰極到陽(yáng)極，在溶液內(nèi)部離子在陽(yáng)極到陰極間產(chǎn)生定向遷移從而形成閉合回路。2.法拉第定律：定義：氧化或還原1mol的任何物質(zhì)所需要的電量為nF腐蝕電流密度：icor=Icor/SV=Aicor/nF A:金屬的原子量，單位為gF：法拉第常數(shù)，1F=26.8A·hn:摩爾質(zhì)量3.腐蝕電池與化學(xué)電源的原電池相比，腐蝕電池的特點(diǎn)： 腐蝕電池的陽(yáng)極反應(yīng)是金屬的氧化反應(yīng)，結(jié)果造成金屬材料的破壞。 腐蝕電池的陽(yáng)極和陰極是短路的，電池工作時(shí)產(chǎn)生的電流完全消

20、耗在電池內(nèi)部，轉(zhuǎn)變?yōu)闊幔荒軐?duì)外做功。 腐蝕電池中的反應(yīng)是以最大限度的不可逆方式進(jìn)行。第3章 電化學(xué)腐蝕的傾向（腐蝕熱力學(xué)問(wèn)題） 思考題1.請(qǐng)說(shuō)明：電位的表示方法，平衡電位的意義，能斯特公式的應(yīng)用，非平衡電位的概念。答: 1）電位：金屬和溶液兩相之間的電位差叫做電極系統(tǒng)的電極電位，簡(jiǎn)稱(chēng)電位，記為。電位的絕對(duì)值是無(wú)法測(cè)量的,只能測(cè)得其相對(duì)值，相對(duì)值記為E，選一個(gè)參考電極和待測(cè)電極組成原電池系統(tǒng)，測(cè)得其電位差。規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電位為0.因此用標(biāo)準(zhǔn)氫電極作參考電極所測(cè)得的電位差就是待測(cè)電極相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電位值。（二者數(shù)值相等）。  2）平衡電位的意義：當(dāng)電極反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，電

21、極系統(tǒng)的電位為平衡電位，亦稱(chēng)可逆電位，記為Ee ,平衡電位總是和電極反應(yīng)聯(lián)系在一起。當(dāng)電極系統(tǒng)處于平衡電位時(shí)，電極反應(yīng)的正方向速度和逆方向速度相等，凈反應(yīng)速度為零。在兩相之間物質(zhì)的遷移和電荷的遷移都是平衡的,即沒(méi)有物質(zhì)與凈電荷的積累。 3）能斯特公式的應(yīng)用: 將電極反應(yīng)的平衡電位和參與電極反應(yīng)的各組分的活度（或分壓）即具體的腐蝕環(huán)境條件聯(lián)系起來(lái)，有平衡電位計(jì)算公式例如，實(shí)驗(yàn)室氯氣的制備方法之一，是用二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)；在加熱的情況下，氯氣可以不斷發(fā)生。但是利用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)來(lái)判斷上述反應(yīng)的方向，卻會(huì)得出相反的結(jié)論。能斯特方程中的參數(shù)MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2+2H2O還原劑的電極反

22、應(yīng)：Cl2+2e-=2Cl-（標(biāo)準(zhǔn)）=1.3583V氧化劑的電極反應(yīng)：MnO2+4H+2e-=Mn2+2H2O（標(biāo)準(zhǔn)）=1.228VE（標(biāo)準(zhǔn)）=1.228-1.3583=-0.1523<0所以反應(yīng)不能自發(fā)地向右進(jìn)行。用（標(biāo)準(zhǔn)）判斷結(jié)果與實(shí)際反應(yīng)方向發(fā)生矛盾的原因在于：鹽酸不是1mol/L，Cl2分壓也不一定是101.3KPa，加熱也會(huì)改變電極電勢(shì)的數(shù)值。由于化學(xué)反應(yīng)經(jīng)常在非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行，這就要求研究離子濃度、溫度等因素對(duì)電極電勢(shì)的影響。但是由于反應(yīng)通常皆在室溫下進(jìn)行，而溫度對(duì)電極電勢(shì)的影響又比較小，因此應(yīng)著重討論的將是溫度固定為室溫（298K），在電極固定的情況下，濃度對(duì)電極電勢(shì)的影響

23、。離子濃度改變對(duì)電極電勢(shì)的影響可以通過(guò)Cu-Zn原電池的實(shí)例來(lái)討論。假若電池反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，Zn2+和Cu2+的濃度為1mol/L，測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的電動(dòng)勢(shì)1.10V。Zn(s)+Cu2+(1mol/L)=Zn2+(1mol/L)+Cu(s）E=（標(biāo)準(zhǔn)）1.10V當(dāng)電池開(kāi)始放電后，反應(yīng)不斷向右進(jìn)行，Zn2+濃度增大而Cu2+濃度減少。隨著反應(yīng)物和產(chǎn)物離子濃度比的變化，Zn2+/Cu2+逐漸增大，反應(yīng)向右進(jìn)行的趨勢(shì)會(huì)逐漸減小，電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定值也會(huì)隨之降低。如圖圖1所示，橫坐標(biāo)為Zn2+和Cu2+之比的對(duì)數(shù)值，縱坐標(biāo)為電池的電動(dòng)勢(shì)E。Zn2+濃度增大，Cu2+濃度減小時(shí)，電池電動(dòng)勢(shì)由1

24、.10直線(xiàn)下降，直到反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。 反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，電池停止放電，電池電動(dòng)勢(shì)降低到零；Zn2+和Cu2+的比值就等于平衡常數(shù)K=Zn2+/Cu2+=1037,lg K=37。電池電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，直線(xiàn)與橫坐標(biāo)相交，相交點(diǎn)橫坐標(biāo)的值約為37。除上述通過(guò)反應(yīng)的進(jìn)行可使Zn2+/Cu2+改變以外，還可有多種改變離子濃度比的方法。如往鋅半電池中加可溶性鋅鹽，用水稀釋或加S2-使Cu2+沉淀濃度降低等等。無(wú)論怎樣操作總會(huì)發(fā)現(xiàn)，只要Zn2+/Cu2+增加，電池電動(dòng)勢(shì)就會(huì)下降；相反，離子濃度比減小，電池電動(dòng)勢(shì)升高。4) 非平衡電位：當(dāng)電極反應(yīng)不處于平衡狀態(tài)，有物質(zhì)積累，電極系統(tǒng)的電位稱(chēng)為非平衡電位。2.

25、在Fe-水體系中用電位-PH平衡說(shuō)明金屬鐵的腐蝕傾向和腐蝕控制的途徑。答: 1）電位PH平衡圖：以電位E為縱坐標(biāo)，pH為橫坐標(biāo)，對(duì)金屬水體系中每一種可能的化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，在取定溶液中金屬離子活度的條件下，將其平衡關(guān)系表示在圖上，這樣金屬水體系中大量而復(fù)雜的均相和非均相化學(xué)反應(yīng)與電化學(xué)反應(yīng)的平衡關(guān)系，便簡(jiǎn)單明了地圖示在一個(gè)很小的平面上，使我們能一目了然地對(duì)體系中的各種平衡關(guān)系得到一個(gè)總的輪廓。這種圖叫做“電位pH平衡圖”，亦稱(chēng)為理論電位pH圖，又稱(chēng)為Pourbaix圖。2） 用電位pH平衡圖說(shuō)明腐蝕傾向和腐蝕控制的途徑： 腐蝕傾向：以上述右圖為例： a. 當(dāng)代

26、表體系的點(diǎn)位于穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，F(xiàn)e不會(huì)發(fā)生腐蝕（不滿(mǎn)足電化學(xué)腐蝕的能量條件） b. 當(dāng)代表體系的點(diǎn)位于右側(cè)的腐蝕區(qū)內(nèi)，并處于a線(xiàn)以下，則Fe既能發(fā)生析氫腐蝕，也能發(fā)生吸氧腐蝕，腐蝕產(chǎn)物為Fe2+c. 當(dāng)代表體系的點(diǎn)位于左側(cè)的腐蝕區(qū)內(nèi)，并處于a線(xiàn)以下，則Fe在這種強(qiáng)堿溶液中能夠發(fā)生析氫腐蝕，也能發(fā)生吸氧腐蝕， 腐蝕產(chǎn)物為 HFeO2- d. 當(dāng)代表體系的點(diǎn)位于鈍化區(qū)內(nèi)，F(xiàn)e能夠發(fā)生腐蝕，但腐蝕產(chǎn)物是 Fe2O3或Fe3O4，這是因?yàn)楣腆w氧化物形成表面膜，可能產(chǎn)生保護(hù)作用，而使腐蝕速度很低。   腐蝕控制的途徑：以上述右圖為例，圖中B

27、點(diǎn)位于腐蝕區(qū)，減小金屬腐蝕的途徑有a.降低電位到穩(wěn)定區(qū)（陰極保護(hù)）；b.升高電位到鈍化區(qū)（陽(yáng)極保護(hù))；c.增加溶液PH值使體系進(jìn)入鈍化區(qū)（處理介質(zhì)方法）計(jì)算題1. 在下列情況下，氧電極反應(yīng)的平衡電位如何變化：(1) 溫度升高10(取Po2 =1atm，pH = 7)(2) 氧壓力增大到原來(lái)的10倍 (溫度25）(3) 溶液pH值下降1單位 (溫度25)解：在中性溶液中，陰極的反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-=4OH-其平衡位則為Ee=E0（OH-/O2）+RT(Po2/a4OH-)/ nF（1） 當(dāng)溫度升高10后有： Ee = E0（OH-/O2）+R(T+10)×(Po2/a4OH-

28、)/nF =E+RT(Po2/a4OH)/nF+10R(Po2/a4OH-) /nF則平衡電位變化量Ee1= Ee- Ee=10R(Po2/a4OH-) /nF =10RPo2/nF10Ra4OH-/ nF又因a4OH=2.3lga4OH ，則有l(wèi)gaOH=pH14所以：Ee1=10×8.314/(4×96500) ×Po2-10×8.314/(4×96500)×4×2.3×(7-14)=0+0.01387=0.0139V>0即：溫度升高10后平衡電位正移0.0139V。（2） 當(dāng)氧壓力增加到原來(lái)的10倍時(shí)E

29、e2=ERT(Po2/a4OH-) =E+ RT·ln10/nF+RT·(Po2/a4OH-)/nFE2= EeEe =RTln10 /nF=(8.314×298.15)/(4×96500)×2.3=0.0148V>0即氧壓力增大到原來(lái)的10倍時(shí)有氧電極平衡電位正移0.0148V（3） 當(dāng)溶液pH值下降1時(shí)有Ee'''=ERT·ln (Po2/a4OH-)=E+RT·lnPo2/nF-4RT·lnaOH-/nFE3= Ee'''Ee=ERTln Po2/nF4R

30、T·aOH-(ERTln Po2/nF4RT·aOH/nF)=-4RT·2.3（PH-14）/nF+4RT·2.3（pH-14）/nF=RT/F×2.3=8.315´298.15´2.3/96500=0.0591V0即pH值下降1個(gè)單位，氧電壓反應(yīng)平衡電位正移0.0591V。2. 將鐵置于飽和空氣的堿溶液(pH = 10)中，按陽(yáng)極反應(yīng)為(1) Fe + Fe2+ + 2e(2) Fe + 2OH- = Fe(OH)2 + 2e計(jì)算腐蝕傾向，二者是否相同？為什么？解：在pH=10的堿溶液中，去極化還原反應(yīng)為： O2+2H2O

31、+4e-=4OH-Ee=E0（OH-/O2）+RT(Po2/a4OH-)/nF=0.4010.0591·lg(0.21/10-16)/4=0.627V(1) 當(dāng)陽(yáng)極反應(yīng)為Fe=Fe2+2e- 有Fe2+2OH-=Fe(OH)2查得Ksp Fe(OH)2=1.87×10-15 a(Fe2+)=Ksp Fe(OH)2/aOH2=1.87×10-15/10-8=1.87×10-7mol/L 由：Fe=Fe2+2e-又有Eea= -0.4400.02955lg a(Fe2+） = -0.4400.02955lg1.8×10-7= -0.639V（2）當(dāng)

32、陽(yáng)極反應(yīng)為 Fe2OH-=Fe(OH)2+2e-查表有EeFe(OH)2=-0.875V OH= 10-4mol/LEe=E0+RT(1/aOH4)/nF = -0.875(8.315×298.15)/(2×96500)×2×2.3lg10-4 = -0.639V綜上則有兩種計(jì)算所得結(jié)果相同，即二者的腐蝕傾向一樣。3. 將兩根銅棒分別浸于0.01mol/L CuSO4溶液和0.5mol/L CuSO4溶液，組成一個(gè)金屬離子濃差電池。(1) 哪一根銅棒是陽(yáng)極，哪一根銅棒是陰極？(2) 寫(xiě)出陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)，計(jì)算其平衡電位。（3）該金屬離子濃差電池的腐蝕傾

33、向是多少伏？解：（1）銅棒在0.01 mol/LCuSO4溶液中時(shí)有：Cu=Cu2+2e-查表得：(Cu2+)=0.41 又根據(jù)EeCu/Cu2+=E0RTa(Cu2+)/nF =0.3370.059·lg(0.01×0.41)/2=0.266V 當(dāng)銅棒在0.5mol/LCuSO4溶液中時(shí)有：(Cu2+)=0.0668 Ee'（Cu/Cu2+）= E0RTa(Cu2+)/nF =0.3370.059lg(0.5×0.0668)/2 =0.293V因?yàn)镋eCu/Cu2+<Ee'Cu/Cu2+，即銅在0.01 mol/LCuSO4溶液中的電位比在

34、0.5mol/LCuSO4溶液中電位低。故有銅在0.01 mol/LCuSO4溶液中作陽(yáng)極，而在0.5mol/LCuSO4溶液中的銅棒作陰極。（2）陽(yáng)極反應(yīng)：Cu=Cu22e- ，其平衡電位Eea=0.266V 陰極反應(yīng)：Cu2+2e-=Cu ， 其平衡電位Ee'=0.293V （3）Eec=Ee'Cu/Cu2+=0.293V而Eea=Ee'Cu/Cu2+=0.266V有腐蝕傾向EecEea=0.2930.266=0.027V=27mV 即該金屬離子濃差電池的腐蝕傾向是27mV補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)：1.金屬電極反應(yīng)的特點(diǎn)：電極的金屬材料不僅是電極反應(yīng)進(jìn)行的場(chǎng)所參與者；金屬電極是腐

35、蝕電池的陽(yáng)極反應(yīng)；氣體電極反應(yīng)和氧化還原電極反應(yīng)都可以作為腐蝕電池的陰極反應(yīng)：氫電極反應(yīng)構(gòu)成了最基本的參考電極：標(biāo)準(zhǔn)氫電極2.標(biāo)準(zhǔn)電位：當(dāng)參與電極反應(yīng)的各組分活度（或分壓）都等于1，溫度規(guī)定為25這種狀態(tài)稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。此時(shí)，平衡電位Ee等于E，故E稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)電位。標(biāo)準(zhǔn)電位是平衡電位的一種特殊情況，標(biāo)準(zhǔn)電位只取決于電極反應(yīng)的本性，而平衡電位既與電極本質(zhì)有關(guān)，又與參與電極反應(yīng)各組分活度（或分壓）以及溫度有關(guān)。3.標(biāo)準(zhǔn)氫電極：（Pt）H2=2H+ +2e 常用的參考電極：SHE，SCE4.電動(dòng)序的定義:表明各種金屬轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸癄顟B(tài)的傾向（活潑順序） 電動(dòng)序可以用來(lái)粗略的判斷金屬的腐蝕傾向。5.電位偏離平

36、衡的原因：電極界面雖只有一個(gè)電極反應(yīng)，但有外電流流入或流出，使平衡狀態(tài)被打破；電極表面不止一個(gè)電極反應(yīng)，它們的電位都將偏離平衡電位6.電位-PH平衡圖的應(yīng)用1. 預(yù)測(cè)腐蝕的可能性及其類(lèi)型2. 指示腐蝕控制的途徑7. 電位-PH圖的區(qū)域：穩(wěn)定區(qū)（免蝕區(qū)）；腐蝕區(qū)；鈍化區(qū)8. 電位-PH平衡圖的局限：只能分析體系的腐蝕傾向，不能指示腐蝕速度；僅適用于分析金屬-水簡(jiǎn)單體系在室溫下的腐蝕行為；只涉及到純金屬，而工程上多適用合金；PH值是指處于平衡狀態(tài)的溶液PH值，而金屬表面附近溶液的PH值與主溶液PH值是有差別的.第4章 電化學(xué)腐蝕的速度（腐蝕動(dòng)力學(xué)問(wèn)題）思考題1.請(qǐng)說(shuō)明:均勻腐蝕的腐蝕電位和腐蝕電流

37、密度的概念;電極反應(yīng)的耦合、混合電位、電流加和原理的應(yīng)用.答：均勻腐蝕的腐蝕電位：指金屬和溶液都是均勻的，金屬和溶液兩相之間的電位差。腐蝕電流密度：在金屬和溶液都是均勻的情況下，金屬腐蝕單位面積所通過(guò)的電流。電極反應(yīng)的耦合：在混合電位E，一個(gè)電極反應(yīng)按陽(yáng)極反應(yīng)方向進(jìn)行，一個(gè)電極反應(yīng)按陰極方向進(jìn)行，其速度相等?；旌想娢?EeaEEec，E是這一對(duì)電極反應(yīng)的共同極化電位。Ecor介于Eea和Eec之間電流加和原理:（1）自然腐蝕狀態(tài)；在腐蝕電位Ecor，陽(yáng)極反應(yīng)速度和陰極反應(yīng)速度相等。即總的氧化反應(yīng)速度等于總的還原反應(yīng)速度，這是金屬表面無(wú)電荷積累這一要求的必然結(jié)果。（2）極化狀態(tài)：在極化狀態(tài)，陽(yáng)極

38、反應(yīng)速度和陰極反應(yīng)速度不再相等，其差值等于外加極化電流密度。i=ia-|ic|2.微極化和強(qiáng)極化的公式的應(yīng)用條件是什么？答：微極化的應(yīng)用條件：電極反應(yīng)極化程度小，電位偏離平衡電位不遠(yuǎn)。強(qiáng)極化的應(yīng)用條件：電極反應(yīng)極化程度大，電位偏離平衡電位很遠(yuǎn)。計(jì)算題1、 表面積為20鐵樣品浸泡在PH=1的除氧酸溶液中，經(jīng)過(guò)50h試驗(yàn)，測(cè)定了鐵樣品的損失質(zhì)量為0.1g。已知在鐵表面上析氫反應(yīng)符合Tafel公式 其中,單位為V。i的單位為A/，試計(jì)算：（1） 樣品厚度的減少h（mm）（2） 鐵試樣的腐蝕電流密度icor（A/）（3） 鐵試樣的腐蝕電位Ecor(條件：Fe的原子量為55.8，F(xiàn)e的密度為7.8g/,

39、法拉第常數(shù)F=96500C/mol =26.8Ah/mol)解：（1）根據(jù)失重腐蝕 即樣品的厚度加少量h=0.0064mm（2） （3） 陰極反應(yīng) 當(dāng)PH=1時(shí)其平衡電位Eec=-0.0591PH=-0.0591×1=-0.059V 在腐蝕電位下，陰極反應(yīng)過(guò)電位：4.  鉑電極在充氧的中性水溶液中進(jìn)行陰極極化，電極表面發(fā)生氧離子化反應(yīng)。利用氧離子化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)(bc=0.110V，i0=1.198×10-6mA/cm2=1.198×10-5A/m2)，計(jì)算當(dāng)ic=7×10-2mA/cm2時(shí)，陰極極化過(guò)電位，其中濃度極化過(guò)電位濃和活化極化過(guò)電

40、位活各占多大比例？（擴(kuò)散層厚度取=10-2cm，水中溶解氧濃度為3.2mg/L。) 比較氫電極反應(yīng)和氧電極反應(yīng)的陰極極化特征。解：濃度極化時(shí)有Cb=3.2mg/l=3.2×10-3g/l=3.2×10-3g/l/32g/mol=10-4mol/l極限擴(kuò)散電流密度:id=nFDCb/則Id=4×26.8×1.9×10-5×10-4×3600×10-4×10-3/10-2×10-2=0.733A/m2yc濃=bclg(1-ic/id)=0.110×lg(1-0.7/0.733)=

41、-0.525V 活化極化時(shí)：yc活=-bclg(ic/io)=-0.110×lg0.7/(1.198×10-5)=-0.525V陰極極化的過(guò)電位yc=y濃+y活=-0.148-0.525=-0.673VWy活=yc活/yc=78Wy濃=yc濃/yc=22所以氧電極受濃度極化與活化極化共同控制，其中活化極化占大部分，而氫電極主要受陰極極化的過(guò)電位。補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)：1.電極反應(yīng)的步驟：液相傳質(zhì) : 溶液中的反應(yīng)物向電極界面遷移電子轉(zhuǎn)移（放電）: 反應(yīng)物在電極界面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，放出電子（氧化）或得到電子（還原），轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物液相傳質(zhì)或新相生成: 產(chǎn)物如果是離子，向溶液內(nèi)部遷移；如果

42、是固體或氣體，則有新相生成2.陽(yáng)極極化分為：電化學(xué)極化（離子在陽(yáng)極上積聚導(dǎo)致）；濃差極化（電極周?chē)c溶液中的離子濃度差）；電阻極化 陰極極化分為：電化學(xué)極化；濃差極化3.動(dòng)力學(xué)基本方程式(字母的含義) Tafel公式 =a±blg|i| (代表過(guò)電位，a代表Tafel常數(shù)，b代表Tafel斜率，i代表電流密度)第5章 析氫腐蝕和吸氧腐蝕思考題1、析氫電位的定義，析氫腐蝕的特征及影響因素？答：析氫電位：氫氣析出的時(shí)候，在一定的陰極電流密度下，氫的平衡電位和過(guò)電位的差值。=-析氫腐蝕的特征：與金屬表面的活性有關(guān)與溶液中的組分（如水，氫離子）在金屬表面上的吸附有關(guān)吸附鉻合物是陰極反應(yīng)的中間

43、產(chǎn)物吸附鉻合物放電是陰極反應(yīng)的速度控制步驟。影響因素：溶液：PH值、溶液中的其他組分、溫度；金屬：金屬材料種類(lèi)和雜質(zhì)、陰極區(qū)面積、金屬表面的狀態(tài).2.氧的離子化電位的定義，吸氧腐蝕的特征及影響因素？答：氧的離子化電位的定義：在一定的陰極電流密度下，氧的平衡單位和過(guò)電位的差值。 吸氧腐蝕的特征： 在一定范圍內(nèi)金屬本身的性質(zhì)和熱處理情況對(duì)腐蝕速度影響很??；（2）腐蝕速度與溶液pH 值無(wú)關(guān)；（3）在微電池腐蝕的情況下，微陰極區(qū)數(shù)目的增加對(duì)金屬腐蝕速度影響很小。 影響因素：（1） 充氣情況：當(dāng)氧濃度增大，吸氧腐蝕速度增大，腐蝕電位正移（2） 溫度：溫度升高使電極反應(yīng)速度加快，擴(kuò)散系數(shù)增大；溫度升高又使

44、氧的溶解度下降（3） 鹽溶度：鹽溶度增加即改善溶液導(dǎo)電性，又使氧的溶解度降低流速和攪拌：提高溶液流速或者攪拌溶液，可以使擴(kuò)散層厚度減小，氧的極限擴(kuò)散電流密度id增大，從而吸氧腐蝕速度增大。補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)：1. 發(fā)生析氫腐蝕的體系：標(biāo)準(zhǔn)電位負(fù)值很大的活潑金屬；大多數(shù)工程上使用的金屬(Fe)；正電性金屬一般不會(huì)發(fā)生析氫腐蝕，但是當(dāng)溶液中含有絡(luò)合劑使金屬離子的活度保持很低時(shí)，正電性金屬也可能發(fā)生析氫腐蝕2. 氫的析出電位：氫氣析出的時(shí)候，在一定的陰極電流密度下，氫的平衡電位和過(guò)電位的差值。3. 吸氧腐蝕的體系：所有負(fù)電性金屬在含溶解氧的水溶液中都能發(fā)生；某些正電性金屬（Cu）在含溶解氧的酸性和中性溶液中

45、能發(fā)生吸氧腐蝕。4. 吸氧腐蝕的液相傳質(zhì)步驟：氧由氣相通過(guò)界面進(jìn)入水溶液；氧 借助于對(duì)流和擴(kuò)散通過(guò)溶液主體層；氧借助于擴(kuò)散通過(guò)擴(kuò)散層達(dá)到金屬表面5. 析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較：去極化劑濃度：析氫腐蝕的濃度隨溶液中氫離子的活度增加而增加，吸氧腐蝕的濃度隨溶液溫度和鹽濃度增大而減小極化控制類(lèi)型：析氫腐蝕主要是活化極化控制，吸氧腐蝕主要是濃度極化。計(jì)算題 1.(1)在pH=0的除氧硫酸銅溶液中（aCu2+=0.1mol/L）,銅能否發(fā)生析氫腐蝕生成Cu2+？如果能發(fā)生，腐蝕傾向是多少伏？(2)在pH=10的除氧氰化鉀溶液中(aCN=0.5mol/L),銅能否發(fā)生析氫腐蝕？如果能發(fā)生腐蝕傾向

46、是多少伏？設(shè)腐蝕生成的Cu(CN)2離子的活度等于10-4mol/L，已知電極反應(yīng)Cu+2CN-=Cu(CN)2+e的標(biāo)準(zhǔn)電位E0=-0.446V。解：（1）由題意可知，銅的氧化反應(yīng)為Cu=Cu2+2e，銅電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電位Eo=0.337V,則銅的氧化反應(yīng)的平衡電位為,Eea=EoRT(lnaCu2+/aCu)/nF=0.3370.5×0.059×lg0.1 =0.3075VPH=0的除氧硫酸銅溶液中有2H+2e=H2析氫反應(yīng)的平衡電位Eec=EoRT(lnaH+/PH2)/nF =-0.0591×0=0V由電位比較準(zhǔn)則知Eea>Eec，所以銅不

47、可能發(fā)生析氫腐蝕生成Cu2+（2） Eo由題意可知，銅的氧化反應(yīng)為Cu2CN=Cu（CN）2e，則銅氧化反應(yīng)的平衡電位為Eea=RTln(aCu（CN）2)/(aCN×aCN) =-0.446+0.0591lg10-4/0.52 =-0.647V在PH=10的除氧硫酸銅溶液中有2H+2e=H2析氫反應(yīng)的平衡電位Eec=0.0591×PH=-0.0591×10=-0.591V由電位比較準(zhǔn)則知Eec>Eea，所以銅能發(fā)生析氫腐蝕。其腐蝕傾向E=EecEea=-0.591-(-0.647)=0.056V=56mV所以銅能發(fā)生析氫腐蝕，腐蝕傾向?yàn)?6mV。第6章 金

48、屬鈍化思考題1. 畫(huà)出Fe鈍化曲線(xiàn)并描述各過(guò)程。答：AB是活性溶解區(qū) BC是鈍化過(guò)渡區(qū) CD是穩(wěn)定鈍化區(qū) DE是過(guò)鈍化區(qū) C、維鈍電流。B、致鈍電流。1、致鈍電流密度，i致越小說(shuō)明體系越容易鈍化。2、Ep致鈍化電位，B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電位，Ep負(fù)值越大，體系越容易鈍化。3、C維鈍電流，i維越小，鈍化膜的保護(hù)性能越好。4、CD，鈍化區(qū)電位越寬，金屬鈍態(tài)越穩(wěn)定。2、簡(jiǎn)述金屬腐蝕的成相膜理論和吸附理論答：金屬腐蝕的成相膜：表面上生成成相的保護(hù)性固體產(chǎn)生膜（多數(shù)為氧化物膜），將金屬和溶液機(jī)械隔離開(kāi)，由于氧化物膜溶解速度很小，因而使金屬腐蝕速度大大降低。 支持成相膜理論的實(shí)驗(yàn)事實(shí)：濃硝酸中鐵表面鈍化膜是r-Fe

49、2O3,鈍化膜厚度為25-30A0. 金屬腐蝕的吸附：金屬表面（或部分表面）上形成了氧和含氧粒子的吸附層，使得金屬表面的化學(xué)結(jié)合力飽和，陽(yáng)極反應(yīng)活化能增大，因而金屬溶解速度降低，即吸附理論強(qiáng)調(diào)了鈍化是金屬反應(yīng)能力降低造成的，而不是膜的機(jī)械隔離。支持吸附理論的實(shí)驗(yàn)事實(shí)：對(duì)某些體系只需要通入極小的電量，就可以使金屬鈍化，這些電量甚至不足以形成單原子吸附氧層。補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)：1.鈍態(tài)的特征：金屬鈍化以后腐蝕速度大大降低；鈍化后金屬的電位強(qiáng)烈正移；鈍化膜的穩(wěn)定性；鈍化只是金屬表面性質(zhì)的改變2.鈍化的定義：在一定的條件下，當(dāng)金屬的電位由于外加陽(yáng)極電流或局部陽(yáng)極電流而移向正方向時(shí)，原來(lái)活潑地溶解著金屬表面狀態(tài)

50、會(huì)發(fā)生某種突變，金屬的溶解速度則急速下降，這種表面狀態(tài)的突變過(guò)程叫做鈍化。3.鈍化參數(shù)：致鈍電流密度，i致表示腐蝕體系鈍化的難易程度；致鈍化電位，Ep，極化電位超過(guò)Ep才能使金屬鈍化；維鈍電流密度，i維對(duì)應(yīng)于金屬鈍化后腐蝕速度；鈍化區(qū)電位范圍，鈍化區(qū)電位范圍越寬，表明金屬鈍態(tài)越穩(wěn)定。4.實(shí)現(xiàn)自鈍化的途徑：提高金屬材料的鈍化性能；加入陽(yáng)極性緩蝕劑，抑制陽(yáng)極反應(yīng)，使Ep和ip降低。5.Flade電位：在金屬鈍態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛顟B(tài)的電位衰減曲線(xiàn)上，“平臺(tái)”對(duì)應(yīng)的電位。Ef越低，表示金屬鈍態(tài)越穩(wěn)定。第7章 金屬的高溫氧化思考題1. 金屬表面上膜具有保護(hù)性的條件是什么？答：(1)體積條件，氧化物體積與消耗的金屬

51、體積之比大于1,是氧化膜具有保護(hù)的必要條件。 (2)膜具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，致密，缺陷少，蒸汽壓低。 （3） 生成的膜具有一定的強(qiáng)度與塑性，與基體結(jié)合牢固，否則，由于膜生成過(guò)程體積膨脹產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力能造成膜的破裂（4） PB比大于1（氧化物具有保護(hù)性的必要條件）2.提高合金高溫抗氧化性能的途徑有哪些？答：(1)按Hauffe原子價(jià)定律，加入適當(dāng)合金元素，減少氧化膜中的缺陷濃度。（2）生成具有良好保護(hù)作用的復(fù)合氧化物膜。（3）通過(guò)選擇性氧化形成保護(hù)性?xún)?yōu)良的氧化膜。（4）增加氧化物膜與基體金屬的結(jié)合力，在耐熱鋼和耐熱合金中加入稀土元素能顯著提高高溫抗氧化性能。3.請(qǐng)簡(jiǎn)述氧化膜的生長(zhǎng)的歷程答：(1)初

52、期：物理過(guò)程（氧的擴(kuò)散和吸附）（2）中前期：化學(xué)過(guò)程(氧和金屬生成氧化物)（3）后期：電化學(xué)過(guò)程(膜的增厚)計(jì)算題1. 已知PdO在850的分解壓力等于500mmHg，在該溫度下Pd在空氣中和1atm氧氣中是否能氧化？解：由題意，得，2Pd+=2PdO 的分解壓力在(850+273.15)k時(shí)，1atm中的自由焓變化為(2)=0.21atm Pd在空氣中有：補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)：1.金屬的高溫氧化的定義：金屬在高溫氣相環(huán)境中和氧或含氧物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘傺趸铩?.氧化膜成長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：直線(xiàn)規(guī)律：y=kt;（簡(jiǎn)單）拋物線(xiàn)規(guī)律：y2=kt;混合拋物線(xiàn)規(guī)律：ay2+by=kt;對(duì)數(shù)規(guī)律：y=k1lg

53、t+k2(tt0);反對(duì)數(shù)規(guī)律：1/y=k3-k4lgt(tt0)3. 鐵的氧化物膜是多層的，由里到外分別是Fe2O3、Fe3O4、FeO。第八章 局部腐蝕1.局部腐蝕的定義，類(lèi)型和危害特征答：局部腐蝕的定義：是指金屬表面局部區(qū)域的腐蝕破壞比其余表面大得多，從而形成坑洼、溝槽、分層、穿孔、破裂等破壞形態(tài)。 主要類(lèi)型（寫(xiě)出5種以上）：（1）晶間腐蝕、縫隙腐蝕；（2）點(diǎn)偶腐蝕、氫損傷、細(xì)菌腐蝕、雜散電流腐蝕；（3）小孔腐蝕、選擇性腐蝕；（4）應(yīng)力腐蝕、磨損腐蝕 危害的特征：危害性；集中性；突發(fā)性2.造成電位腐蝕的影響因素答：影響因素 （1）腐蝕電位差 腐蝕電位差表示電偶腐蝕的傾向，兩種金屬在使用環(huán)

54、境中的腐蝕電位相差越大，組成電偶對(duì)時(shí)陽(yáng)極金屬收到加速腐蝕破壞的可能性越大。 （2）極化性能 一般來(lái)說(shuō)，在陰極性金屬上去極化劑還原反應(yīng)越容易進(jìn)行，即陰極反應(yīng)極化性能越弱，陽(yáng)極性金屬的電偶腐蝕效應(yīng)越大，造成的破壞越嚴(yán)重。 （3）陰、陽(yáng)極表面面積 隨著陰極性金屬面積增大，陽(yáng)極性金屬的電偶電流密度ig都增大，電偶腐蝕破壞加重。 （4）溶液導(dǎo)電性 溶液導(dǎo)電性對(duì)電偶電流的分布有很大的影響。3.簡(jiǎn)述不銹鋼的貧鉻理論，提高不銹鋼抗晶間腐蝕的措施答：不銹鋼在弱氧化性介質(zhì)中發(fā)生的晶間腐蝕可以用貧鉻理論解釋?zhuān)?） 奧氏體不銹鋼 碳在奧氏體中的飽和溶解度小于0.02，一般不銹鋼的含碳量都高于這個(gè)數(shù)值，當(dāng)不銹鋼從固溶溫

55、度冷卻下來(lái)時(shí)，碳處于過(guò)飽和，受到敏化處理時(shí)，碳和鉻形成碳化物在晶界析出。由于碳化鉻含鉻量很高，而鉻在奧氏體中擴(kuò)散率很低，這樣在晶界兩側(cè)形成了貧鉻區(qū)，其含鉻量低于12。因而鈍化性能與晶粒不同，即晶界區(qū)和晶粒本體有了明顯的差異。（2） 鐵素體不銹鋼 碳在鐵素體中的溶解度更小，但鉻在鐵素體中的擴(kuò)散速度較大(比在奧氏體中大兩個(gè)數(shù)量級(jí))，這樣的特點(diǎn)使鐵素體不銹鋼甚至從高溫區(qū)快速冷卻時(shí)也較易析出碳化鉻。形成晶界貧鉻區(qū)。在700800退火時(shí)，由于鉻比較快自晶粒內(nèi)部向晶界擴(kuò)散而消除貧鉻區(qū)，從而使晶間腐蝕傾向降低。 (3)提高不銹鋼抗晶間腐蝕的措施 a.固溶處理，避免敏化處理 b.加入穩(wěn)定元素鈦或鈮 c.降低含

56、碳量4.Scc定義、特征及影響因素答：Scc：應(yīng)力腐蝕是應(yīng)力和環(huán)境腐蝕的聯(lián)合作用造成的金屬破壞，在固定（靜止）應(yīng)力情況，稱(chēng)為應(yīng)力腐蝕破裂（或應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂） 特征：a、主要是合金發(fā)生Scc，純金屬極少發(fā)生；b、對(duì)環(huán)境的選擇性；c、只有拉應(yīng)力才引起Scc，壓應(yīng)力反而會(huì)阻止或延緩S(chǎng)cc的發(fā)生；d、裂縫方向宏觀(guān)上和拉應(yīng)力垂直，其形態(tài)有晶間型、穿晶型、混合型；e、Scc有孕育期，因此Scc的破斷時(shí)間tf可分為孕育期、發(fā)展期和快斷期三部分；f、發(fā)生Scc的合金表面往往存在鈍化膜或其他保護(hù)膜，在大多數(shù)情況下合金發(fā)生Scc時(shí)均勻腐蝕速度很小，因此金屬失重甚微。 影響因素：<1>力學(xué)因素a、 應(yīng)力

57、應(yīng)力使材料發(fā)生形變，而形變使表面膜破裂，應(yīng)力與環(huán)境腐蝕的相互促進(jìn)，才使得材料在很弱的腐蝕性介質(zhì)中發(fā)生破壞b、 臨界應(yīng)力和臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子 <2>腐蝕因素a、 Scc對(duì)環(huán)境有選擇性；b、氧化劑的存在有決定性作用；c、溫度有著重要的影響，一般來(lái)說(shuō)，溫度升高，材料發(fā)生Scc傾向升高；d、干濕交替環(huán)境使有害離子濃縮，Scc更容易發(fā)生。<3>冶金因素 合金的化學(xué)成分、熱處理、組織結(jié)構(gòu)、加工狀態(tài)對(duì)其Scc敏感性都有影響，對(duì)于奧氏體不銹鋼在氯化物溶液中的Scc來(lái)說(shuō)，提高Ni含量，加入硅、銅，有利于提高耐Scc性能，增加碳含量也有利于提高不銹鋼耐Scc性能，但含碳量大則容易產(chǎn)生晶間型Scc5縫隙腐蝕的定義答:縫隙腐蝕是指腐蝕破壞發(fā)生在金屬表面上的縫隙部位，在縫隙內(nèi)