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1、腐蚀防护第三讲本讲稿第一页，共四十页回顾1.腐蚀的危害性与控制腐蚀的重要意义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设计者掌握腐蚀基本知识的必要性3.3.腐蚀的定义与分类腐蚀的定义与分类本讲稿第二页，共四十页腐腐 蚀蚀金金 属属 腐腐 蚀蚀非金属腐非金属腐蚀蚀化化学学腐腐蚀蚀电电化化学学腐腐蚀蚀全全面面腐腐蚀蚀局局部部腐腐蚀蚀机机 理理破坏破坏 特征特征腐蚀腐蚀 环境环境大大气气腐腐蚀蚀土土壤壤腐腐蚀蚀电电解解质质溶溶液液腐腐蚀蚀熔熔融融盐盐中中的的腐腐蚀蚀高高温温气气体体腐腐蚀蚀应应力力腐腐蚀蚀疲疲劳劳腐腐蚀蚀磨磨损损腐腐蚀蚀小小孔孔腐腐蚀蚀晶晶间间腐腐蚀蚀缝缝隙隙
2、腐腐蚀蚀电电偶偶腐腐蚀蚀其其它它本讲稿第三页，共四十页 金属的电化学腐蚀历程：本讲稿第四页，共四十页第一类双电层第一类双电层第二类双电层第二类双电层第三类双电层第三类双电层金属与溶液的界面特性-双电层：I:I:金属离子和极性水分子之间的水化力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金属离子与电子之间的结合力II:II:金属离子和极性水分子之间的水化力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金属离子与电子之间的结合力III:III:金属离子和极性水分子之间的水化力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金属离子与电子之间的结合力 本讲稿
3、第五页，共四十页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；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：气体电极的平衡电位：本讲稿第六页，共四十页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：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：阴极去极化反应自发进行的条件：EkEk0电化学腐蚀持续进行的条件电化学腐蚀持续进行的条件:本讲稿第七页，共四十页腐 蚀 速 度一、极化与超电压一、极化与超电压二、极化曲线和极化图二、极化曲线和极化图三、腐蚀
4、极化图的应用三、腐蚀极化图的应用四、腐蚀速度计算与耐蚀性评定四、腐蚀速度计算与耐蚀性评定本讲稿第八页，共四十页极化现象：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，称为极化现象值的现象，称为极化现象本讲稿第九页，共四十页只要阴阳两极之间有电流流动，必然出现极化现象。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。升高。电化学极化电化学极化浓差极化浓差极化膜阻极化膜阻极化本讲稿第十页，共四十页超电压：超电压：腐蚀电池工作时，由于极化作用使阴
5、极或阳极电位偏腐蚀电池工作时，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离初始电位的绝对值。定量的反应出极化的程度本讲稿第十一页，共四十页去极化作用：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。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：阴极去极化作用：在溶液中增加去极剂（在溶液中增加去极剂（H H+、O O2 2等）的浓度、升温、搅拌、等）的浓度、升温、搅拌、其它降低活化超电压的措施其它降低活化超电压的措施阳极去极化作用：阳极去极化作用：搅拌、升温、在溶液中加入络合剂或沉淀剂搅拌、升温、在溶液中加入络合剂或沉淀剂本讲稿第十二页
6、，共四十页极化曲线和极化图：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极化曲线测定装置见教材P18P18，Fig.1-12Fig.1-12本讲稿第十三页，共四十页腐蚀极化图：理论最大电流理论最大电流Imax，腐蚀电位腐蚀电位Ecorr本讲稿第十四页，共四十页腐蚀极化图的应用：腐蚀极化图的应用：1、判断腐蚀过程的控制因素、判断腐蚀过程的控制因素（1）本讲稿第十五页，共四十页（3）直观地分析比较不同腐蚀系统的初始电位差以及电）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极的极化性能对腐蚀电流
7、的影响腐蚀极化图的应用：本讲稿第十六页，共四十页2、确定金属的腐蚀速度、确定金属的腐蚀速度利用极化曲线外延法求自腐利用极化曲线外延法求自腐蚀电流，是用电化学技术确蚀电流，是用电化学技术确定金属腐蚀速度的方法之一定金属腐蚀速度的方法之一腐蚀极化图的应用：本讲稿第十七页，共四十页腐蚀极化图的应用：3、多电极系统图解分析、多电极系统图解分析 极性的确定极性的确定腐蚀电流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工作特性多电极系统的总多电极系统的总的腐蚀电流的腐蚀电流系统的总电位系统的总电位本讲稿第十八页，共四十页腐蚀速度计算与耐蚀性评定（1）腐蚀速度的计算：）腐蚀速度的计算：金属溶解的数量
8、与电量的关系遵循法拉第定律：金属溶解的数量与电量的关系遵循法拉第定律：本讲稿第十九页，共四十页（2）耐蚀性能的评定）耐蚀性能的评定重量法：重量法：深度法：深度法：容量法、机械变化率，电阻变化率容量法、机械变化率，电阻变化率腐蚀速度计算与耐蚀性评定本讲稿第二十页，共四十页第三节 析氢腐蚀和耗氧腐蚀析氢腐蚀：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溶解过程持续进行而引起的金属腐蚀耗氧腐蚀：耗氧腐蚀：阴极上耗氧反应的进行，促使阳极金属不断溶解，引起的金阴极上耗氧反应的进行，促使阳极金属不断溶解，
9、引起的金属腐蚀属腐蚀阴极过程各具特点的两种最为常见的腐蚀体系阴极过程各具特点的两种最为常见的腐蚀体系本讲稿第二十一页，共四十页一、析氢腐蚀一、析氢腐蚀1、析氢腐蚀发生的条件、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腐蚀电池中的阳极电位低于阴极的析氢电极电位腐蚀电池中的阳极电位低于阴极的析氢电极电位腐蚀电池中的阳极电位低于阴极的析氢电极电位 EH EA EHEe.H Ee.H EH。+0.059H+0.059pH本讲稿第二十二页，共四十页2、析氢腐蚀的阴极过程和氢的超电压、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）水化氢离子迁移、对流、扩散到
10、阴极表面 H3O+阴极表面阴极表面（2）水化氢离子脱水后，放电成为氢原子，被吸附在金属上）水化氢离子脱水后，放电成为氢原子，被吸附在金属上 H3O+H+H2O H+eMH吸附吸附（3）复合脱附或电化学脱附后氢原子结合成氢分子）复合脱附或电化学脱附后氢原子结合成氢分子 （MH吸附吸附）+（MH吸附吸附）H2 （MH吸附吸附）+（MH吸附吸附）H2（4）电极表面的氢分子通过扩散、聚集成氢气泡逸出）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本讲稿第二十三页，共四十页塔菲尔公式塔菲尔公式与电极材料、表面状与电极材料、表面状态，溶液的组成、浓态，溶液的组成、浓度、温度有关度、温度有关本
11、讲稿第二十四页，共四十页氢的超电压的影响因素氢的超电压的影响因素与电极材料的种类有关：详见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电极的表面状态有关：粗糙的表面低于光滑表面与溶液的与溶液的PH值有关：酸性溶液中值有关：酸性溶液中:碱性溶液中碱性溶液中:与溶液的温度有关：与溶液的温度有关：与某些添加剂有关：如缓蚀剂，胺、醛类等有机物质与某些添加剂有关：如缓蚀剂，胺、醛类等有机物质本讲稿第二十五页，共四十页3、析氢腐蚀的特点阴极材料的性质对腐蚀速度影响很大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溶液的流动状态对腐蚀速度
12、影响不大阴极面积增加，腐蚀速度加快阴极面积增加，腐蚀速度加快氢离子浓度增高（氢离子浓度增高（PH值下降）、温度升高会促使析氢值下降）、温度升高会促使析氢腐蚀加剧。腐蚀加剧。本讲稿第二十六页，共四十页二、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化反应，称为吸氧反应或耗氧反应本讲稿第二十七页，共四十页1、发生耗氧腐蚀的条件发生耗氧腐蚀的条件0.805v耗氧腐蚀比析氢腐耗氧腐蚀比析氢腐蚀更易发生蚀更易发生本讲稿第二十八页，共四十页2 2、耗氧腐蚀的阴极过程和氧的超电压、耗氧腐蚀的阴极过程和氧的超电压 氧向阴极输送氧
13、向阴极输送 氧去极化氧去极化 氧的离子化反应：氧的离子化反应：O2+2H2O+4e4OH-本讲稿第二十九页，共四十页介质中存在大量氧化剂，溶介质中存在大量氧化剂，溶液强烈搅拌，充分的氧到达液强烈搅拌，充分的氧到达阴极表面，阴极表面，阴极过程由氧阴极过程由氧的离子化超电压起控制作的离子化超电压起控制作用用溶液中氧化剂或溶解溶液中氧化剂或溶解氧量少，或阴极电流氧量少，或阴极电流密度不断增大，密度不断增大，阴极阴极过程由氧的扩散起过程由氧的扩散起控制作用控制作用本讲稿第三十页，共四十页氧的扩散超电压：氧的扩散超电压：本讲稿第三十一页，共四十页3.耗氧腐蚀的特点耗氧腐蚀的特点（1）腐蚀过程的控制步骤随
14、金属在溶液中的腐蚀电）腐蚀过程的控制步骤随金属在溶液中的腐蚀电 位而异；位而异；本讲稿第三十二页，共四十页3.耗氧腐蚀的特点耗氧腐蚀的特点（2）在氧的扩散控制情况下，腐蚀速度与金属本身的）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；性质关系不大；本讲稿第三十三页，共四十页3.耗氧腐蚀的特点耗氧腐蚀的特点（3）溶液的含氧量对腐蚀速度的影响很大）溶液的含氧量对腐蚀速度的影响很大本讲稿第三十四页，共四十页3.耗氧腐蚀的特点耗氧腐蚀的特点（4 4）阴极面积对腐蚀速度的影响视腐蚀电池类型而异）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，阴极面积对宏观腐蚀电池来讲，阴极面积
15、，腐蚀速度，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对于腐蚀微电池阴极面积对腐蚀速度无明显的影响（5 5）溶液的流动状态对腐蚀速度影响大）溶液的流动状态对腐蚀速度影响大本讲稿第三十五页，共四十页第四节第四节 金属的钝性金属的钝性 金属钝化的难易程度与钝化剂、金属本性和温度金属钝化的难易程度与钝化剂、金属本性和温度 等有关；等有关；金属钝化后电位往正方面急剧上升；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；不可逆性；在一定条件下，利用外加阳极电流或局部阳极电在一定条件下，利用外加阳极电流或局部阳极电
16、 流也可以使金属从活态转变为钝态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：一、钝化现象的共同特征：本讲稿第三十六页，共四十页二、钝化理论与钝化特性曲线分析二、钝化理论与钝化特性曲线分析1、钝化理论、钝化理论成相膜理论（薄膜理论）成相膜理论（薄膜理论）吸附理论吸附理论2、钝化特性曲线分析、钝化特性曲线分析可钝化金属的阳极极化曲线可钝化金属的阳极极化曲线阴极过程对金属钝化的影响阴极过程对金属钝化的影响本讲稿第三十七页，共四十页2 2、钝化特性曲线分析、钝化特性曲线分析本讲稿第三十八页，共四十页三、金属钝性的应用三、金属钝性的应用金属钝化的特性在工业上的应用：金属钝化的特性在工业上的应用：1、阳极保护（第六章将详细介绍）、阳极保护（第六章将详细介绍）2、化学钝化提高金属耐蚀性、化学钝化提高金属耐蚀性3、添加易钝化合金元素，提高合金的耐蚀性、添加易钝化合金元素，提高合金的耐蚀性4、添加活性阳极元素提高可钝化金属或合金的耐蚀性、添加活性阳极元素提高可钝化金属或合金的耐蚀性本讲稿第三十九页，共四十页作业1、什么是析氢腐蚀？特点是什么？2、什么是好氧腐蚀？特点是什么？3、金属钝性的应用有哪些？本讲稿第四十页，共四十页