《第3章_电化学腐蚀动力学.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章_电化学腐蚀动力学.pptx（24页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、3.1 腐蚀电池的电极过程(1)阳极过程 阳极金属发生化学溶解或钝化的过程第一步 金属离子离开晶格转变为表面吸附原子 M晶格M吸附第二步 表面吸附原子越过双电层进行放电转变为水合阳离子 M吸附+mH2OMn+ne第三步 水合阳离子从双电层溶液侧向溶液深处迁移 第1页/共24页(2)阴极过程 在阴极区吸收电子发生还原反应的过程，主要有：析氢反应 吸氧反应 高价离子还原 氧化性酸还原 有机物的还原第2页/共24页3.根据腐蚀破坏形式全面腐蚀(general corrosion)腐蚀发生在整个金属表面上，结果主要是重量减少、壁厚减薄。全面腐蚀可以是均匀性的，也可以是不均匀性的。例如：碳钢在强酸、强碱
2、溶液中发生的腐蚀；钢材在大气中的腐蚀。第3页/共24页局部腐蚀（localized corrosion)腐蚀主要集中在或局限在金属的某一特定部位，而其他部位几乎未被腐蚀。八大局部腐蚀形态：点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、氢脆 另外，磨损腐蚀、浓差腐蚀等也属于局部腐蚀。第4页/共24页3.2 腐蚀速率与极化 当电极上有净电流通过时，电极电位显著地偏离了未通净电流的起始电位值，这种现象叫极化。举例ArKVCuZn参比电极高阻电压表 3%NaCl极化作用使电池两电极之间电位差减小、电流密度降低，从而减缓了腐蚀速率。极化是决定腐蚀速率的主要因素第5页/共24页*阳极
3、极化和阴极极化的极化程度和方向都不相同。*混合电位（腐蚀电位）(思考题？)外电流为阳极极化电流时，其电极电位向正正的方向移动，称为阳极极化阳极极化外电流为阴极极化电流时，其电极电位向负负的方向移动，称为阴极极化阴极极化阴极极化阳极极化kakakaak通路前 通路后 tk 阴极开路电位，伏a 阳极开路电位，伏第6页/共24页过电位为了表示电位偏离平衡电位的程度，把某一极化电流密度下，极化电位与平衡电位之差的绝对值称为该电极反应的过电位，。阳极极化时，ae阴极极化时，ke 过电位总为正值，与极化电流的大小密切相关第7页/共24页+-DD-二、极化现象的原因阳极极化原因1 电化学极化或活化极化2 浓
4、差极化3 电阻极化(钝化)第8页/共24页阳极活化极化（电化学步骤）当金属离子进入溶液的反应速度小于电子由阳极通过导线流向阴极的速度，则阳极就会有过多的正电荷积累，从而改变双电层的电荷分布及双电层间的电势差，使阳极向正方向移动。第9页/共24页阳极浓差极化（扩散步骤）阳极溶解产生的金属离子，首先进入阳极表面附近的液层中，使之与溶液深处产生浓度差。由于阳极表面金属离子扩散速度制约，阳极附近金属离子浓度逐渐升高，相当于电极插入高浓度金属离子的溶液中，导致电势变正，产生阳极极化。第10页/共24页阳极电阻极化 当金属表面有氧化膜，或在腐蚀过程中形成膜时，膜的电阻率远高于基体金属，则阳极电流通过此膜时
5、，使电势显著变正，由此引起极化。*通常只在阳极极化中发生第11页/共24页阴极极化原因1 阴极活化极化当阴极还原反应速率小于小于电子进入阴极的速率电子在阴极堆积，电子密度增高使阴极电位向负的方向移动，产生阴极极化2 阴极浓差极化*为什么阴极浓差极化比阳极浓差极化更加显著?（问题）第12页/共24页二、极化现象的本质电子迁移的速度大于电极反应及相关步骤完成的速度在阳极上，电子迅速转移，致使金属离子过剩从而在阳极上积累，导致阳极电位正移。在阴极上，电子迅速流入，来不及与溶液中的氧化剂反应而消耗，致使阴极上电子过剩，导致其电极电位负移。*极化减小了腐蚀电流，对减缓电化学腐蚀有益。而对于原电池则希望尽
6、可能减小极化。第13页/共24页极化曲线极化曲线是表示电极电位与电流之间的关系，可分为阳极极化曲线和阴极极化曲线极化曲线的测定方法分为暂态法和稳态法暂态法暂态法极化曲线的形状与时间和测试频率有关。稳态法稳态法是指测量时每一个给定的电位对应的响应信号（电流）完全达到稳定不变的状态。控制方式分为恒电流法和恒电位法（*最为常用的方法是恒电位法）第14页/共24页3.3 腐蚀极化图及其应用（Evans图）腐蚀极化图是一种电流-电位图，在腐蚀极化图中，忽略电压随电流变化的细节，将极化曲线画成直线，称为伊文斯（Evans）图E0c和E0a分别表示阴极反应和阳极反应的起始电位S点为混合电位，即自腐蚀电位Ec
7、or腐蚀电位对应的电流密度为腐蚀电流密度Icor第15页/共24页腐蚀极化图的应用腐蚀极化图是研究电化学腐蚀的重要工具。例1，在阳极极化率较小，阴极反应相同的情况下，金属平衡电位金属平衡电位越负，腐蚀电流越大。第16页/共24页腐蚀极化图的应用例2，极化阻力越小，腐蚀电流越大第17页/共24页*阻力大的步骤最慢反应速度控制步骤（a）阴极控制 (b)阳极控制 (c)混合控制 (d)欧姆控制电极的极化率由极化曲线的斜率决定，斜率越大极化越大，腐蚀速度越慢。腐蚀控制因素第18页/共24页第19页/共24页例例题题1 11 1.将将铜铜片片和和锌锌片片插插在在3 3%NNa aC Cl l 溶溶液液中
8、中，测测得得铜铜片片和和锌锌片片未未接接通通时时的的电电位位分分别别为为 +0 0.0 05 5V V和和 0 0.8 83 3V V。当当用用导导线线通通过过电电流流表表把把铜铜片片和和锌锌片片接接通通，原原电电池池开开始始工工作作，电电流流表表指指示示的的稳稳定定电电流流为为0 0.1 15 5mmA A。已已知知电电路路的的欧欧姆姆电电阻阻为为2 20 00 0。（1 1)原原电电池池工工作作后后阳阳极极和和阴阴极极的的电电位位差差E Ec c E Ea a =？(2 2)阳阳极极极极化化值值 E Ea a与与阴阴极极极极化化值值 E Ec c的的绝绝对对值值之之和和 E Ea a +E
9、 Ec c 等等于于多多少少?(3 3)如如果果阳阳极极和和阴阴极极都都不不极极化化，电电流流表表指指示示应应为为多多少少？(4 4)如如果果使使用用零零电电阻阻电电流流表表，且且溶溶液液电电阻阻可可以以忽忽略略不不计计，那那么么电电流流达达到到稳稳态态后后，阳阳极极与与阴阴极极的的电电位位差差E Ec c E Ea a、阳阳极极极极化化值值与与阴阴极极极极化化值值的的绝绝对对值值之之和和 E Ea a +E Ec c 等等于于多多少少？电电流流表表的的指指示示又又为为多多少少？第20页/共24页E Ev va an ns s极极化化图图及及其其应应用用阳极极化曲线阳极极化曲线阴极极化曲线阴极
10、极化曲线欧姆电阻产生的电欧姆电阻产生的电压降压降IcorREaEcIcor(Icor)max第21页/共24页例题例题2 2 2 2.某某腐腐蚀蚀体体系系的的参参数数为为：E E 0 0a a =-0 0.4 4V V，E E0 0c c =0 0.8 8V V，E Ec co or r =-0 0.2 2V V。当当R R =0 0时时，I Ic co or r =1 10 0mmA A，该该腐腐蚀蚀电电池池属属于于什什么么控控制制类类型型？如如果果欧欧姆姆电电阻阻R R =9 90 0，那那么么I I c co or r =？腐腐蚀蚀电电池池又又属属于于什什么么控控制制类类型型？第22页/共24页第23页/共24页感谢您的观看！第24页/共24页