金属电化学腐蚀的基本原理.pptxVIP

第1页/共30页金属电化学腐蚀的基本原理第2页/共30页金属腐蚀有化学腐蚀与电化学腐蚀两种化学腐蚀是金属与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏；电化学腐蚀是金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏。他们的相同点：都是金属与周围介质作用转变为金属化合物的过程，发生的都是氧化还原反应；不同点：化学腐蚀氧化剂与金属原子直接碰撞化合形成腐蚀产物，氧化还原反应在同一反应点瞬间同时完成，反应中无电流产生，遵循化学反应动力学规律；电化学腐蚀：金属与电解质溶液发生电化学作用而引起破坏，氧化、还原反应是相对独立的且在金属表面的不同区域进行，有阳极失去电子阴极夺得电子，有电流产生，服从电化学动力学规律。第3页/共30页化学腐蚀与电化学腐蚀的区别项 目 化 学 腐 蚀 电化学腐蚀介 质干燥气体或非电解质溶液电解质溶液温 度 主要在高温条件下常温和高温条件下，常温为主反应区在碰撞点上瞬间完成在相对独立的阴阳区同时独立完成反应式过程规律化学反应动力学电化学反应动力学推动力化学位不同，主要依靠外加能量电位差，通过自身能量也可完成能量转换化学能与机械能和热能化学能与电能电子传递直接传递，不具备方向性，测不出电流间接传递，有一定的方向性，能测出电流产 物在碰撞点上直接形成一次产物在电极上形成，二次产物在一次产物相遇处形成第4页/共30页第一节 金属电化学腐蚀的趋势一、电化学腐蚀的阴、阳极过程： 阳极：M－2e→M2+ 阴极：2H+2e→H2↑ 或：O2+2H2O+4e→4OH-第5页/共30页第6页/共30页二、电极电位： 电极反应使电极和溶液界面上建立起的双电层电位跃称为金属在该溶液中的电极电位。电极电位表征了金属以离子状态投入溶液的倾向性大小，电极电位越负金属以离子状态投入溶液的倾向性越大。第7页/共30页第8页/共30页1.平衡电极电位：电极：浸入电解质溶液且界面处进行电化学反应的导体称为电极。电极反应：电极与溶液界面处进行的电化学反应。平衡电极电位：当金属浸入含有该金属离子的溶液时，如果电极上只发生一对电极过程，即 电荷从金属移入溶液和从溶液移入金属是靠同一个带电体（金属离子）来完成， 即： M Mn++ne上述一对电极反应，当V正=V逆时的电极电位为平衡电极电位。P7标准电极电位部分金属的标准电极电位见表1-2（P9)第9页/共30页2.非平衡电极电位：金属接触溶液，大多是不含有金属本身离子的溶液，金属表面进行的是两对或两对以上的电极过程，且过程中物质并不平衡——不可逆电极，这种状态的电极电位称为非平衡电极电位。它与金属本性、电解液的组成、温度等因素有关，不能用Nernst方程计算，只能实测。如铁或锌在稀盐酸中。第10页/共30页三、金属电化学腐蚀的趋势判断：热力学第二定律：ΔG=-nFE＜0, 反应自发进行，E=Ek－Em＞0,即金属电极电位小于（负于）介质中阴极元素的电极电位时，腐蚀可以自动发生。①在有氧的介质中，当金属的电极电位Ee,m比介质中氧的电极电位Ee,o更负时，金属发生腐蚀；②在无氧的还原性酸中，当Ee,m＜Ee,H时，金属发生腐蚀；③当两种不同金属偶接在一起时，电位较负的金属可能发生腐蚀，电位较正的则可能不腐蚀。金属热力学稳定性表1-7（p18)第11页/共30页四、腐蚀电池1.宏观腐蚀电池一般形成宏观腐蚀电池有三种情况：（1）金属偶接 （2）浓差电池 （3）温差电池2.微电池工业用金属及合金表面因化学不均一性而存在大量微小的阴极和阳极，它们在合适的条件下会构成微电池腐蚀系统。它们的分布以及阴阳极面积比都无一定规律，预防与控制比较困难。构成金属表面电化学不均一性的主要原因为：（1）化学成分不均一 （2）组织结构不均一 （3）物理状态不均一 （4）表面膜不完整第12页/共30页第二节 腐蚀速度 电极电位决定电化学腐蚀的倾向性，不表示腐蚀速度，金属电极电位越负，电化学腐蚀的倾向性越大，但是并不表明它的腐蚀速度就越快。比如铝与铁。腐蚀速度快慢是电化学反应动力学的研究范畴，它与电极本身的性质、介质种类、浓度、温度、介质状态（有无搅拌、流动等）等许多因素相关。第13页/共30页一、腐蚀速度的计算：电化学腐蚀过程严格遵守电当量守恒定律，即阳极失去电子数与阴极夺得电子数相等。据法拉第定律，电极上溶解或析出1mol的物质所需要的电量为96500库伦，因此，已知腐蚀电流或腐蚀电流密度即能计算出所溶解或析出物质的数量。第14页/共30页二、腐蚀速度的表示法：1.质量法（重量法）：以腐蚀前后金属质量的变化来表示 K失重=（Wo－W1）/STWo---初始重量，W1----腐蚀后质量，S—表面积（平方米），T---时间（小时）2.深度法：以腐蚀后金属厚度的减少来表示 D=24*365K/1