腐蚀的电化学基础(电化学腐蚀动力学)讲义
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第4章腐蚀动⼒学第四章电化学腐蚀动⼒学-1§4—1 电化学腐蚀速度与极化从热⼒学出发所建⽴起来的电位——pH图只能说明⾦属被腐蚀的趋势,但是在实际中需要解决的问题是腐蚀速度。
⼀. 腐蚀速度。
腐蚀速度的表⽰⽅法有三种。
1. 重量法:⽤腐蚀前后重量变化(只⽤均匀腐蚀,⾦属密度相同)增重法:V+ =(W1-W0)/S0t (g/m2h)失重法:V-=(W0-W1)/S0t (g/m2h)式中:W0——式样原始重量。
W1——腐蚀后的重量(g,mg)S0——经受腐蚀的表⾯积(m2) t——经受腐蚀的时间(⼩时)2. 腐蚀深度法(均匀腐蚀时,⾦属密度不同)可⽤此法表⽰。
D深=V±/d =(W1-W0)/S0td (mm/年) 式中d为⾦属密度⼒学(或电阻)性能变化法。
(适⽤于晶间腐蚀,氢腐蚀等)Kσ=(σbo-σbˊ)/σbo×100% K R =(R1-R0)/R0×100%σbo,R0——式样腐蚀前的强度和电阻σbˊ,R1——式样腐蚀后的强度和电阻3. ⽤阳极电流密度表⽰V¯=Icorr×N/F =3.73*10¯4 Icorr×N (g/m2h)F——法拉第常数96500KN——⾦属光当量=W/n =⾦属原⼦量/⾦属离⼦价数⼆. 极化上⼀章讨论了⾦属电化学腐蚀的热⼒学倾向,并未涉及腐蚀速度和影响腐蚀速度的因素等⼈们最为关⼼的问题。
电化学过程中的极化和去极化是影响腐蚀速度的最重要因素,研究极化和去极化规律对研究⾦属的腐蚀与保护是很重要的。
⾦属受腐蚀的趋势⼤⼩是由其电极电位决定的,将两块不同⾦属置于电解质中,两个电极电位之差就是腐蚀原动⼒。
但是这个电位差数值是不稳定的,当电极上有电流流过时,就会引起电极电位的变化。
这种由于有电流流动⽽造成电极电位变化的现象称为电极的极化。
电极的极化是影响腐蚀速度的重要因素之⼀。
(⼀)极化现象。
第四章电化学腐蚀动力学-1§4—1 电化学腐蚀速度与极化从热力学出发所建立起来的电位——pH图只能说明金属被腐蚀的趋势,但是在实际中需要解决的问题是腐蚀速度。
一. 腐蚀速度。
腐蚀速度的表示方法有三种。
1. 重量法:用腐蚀前后重量变化(只用均匀腐蚀,金属密度相同)增重法:V+ =(W1-W0)/S0t (g/m²h)失重法:V=(W0-W1)/S0t (g/m²h)式中:W0——式样原始重量。
W1——腐蚀后的重量(g,mg)S0——经受腐蚀的表面积(m²) t——经受腐蚀的时间(小时)2. 腐蚀深度法(均匀腐蚀时,金属密度不同)可用此法表示。
D深=V±/d =(W1-W0)/S0td (mm/年) 式中d为金属密度力学(或电阻)性能变化法。
(适用于晶间腐蚀,氢腐蚀等)Kσ=(σbº-σbˊ)/σbº×100% K R =(R1-R0)/R0×100%σbº,R0——式样腐蚀前的强度和电阻σbˊ,R1——式样腐蚀后的强度和电阻3. 用阳极电流密度表示V¯=Icorr×N/F =3.73*10¯4 Icorr×N (g/m²h)F——法拉第常数96500KN——金属光当量=W/n =金属原子量/金属离子价数二. 极化上一章讨论了金属电化学腐蚀的热力学倾向,并未涉及腐蚀速度和影响腐蚀速度的因素等人们最为关心的问题。
电化学过程中的极化和去极化是影响腐蚀速度的最重要因素,研究极化和去极化规律对研究金属的腐蚀与保护是很重要的。
金属受腐蚀的趋势大小是由其电极电位决定的,将两块不同金属置于电解质中,两个电极电位之差就是腐蚀原动力。
但是这个电位差数值是不稳定的,当电极上有电流流过时,就会引起电极电位的变化。
这种由于有电流流动而造成电极电位变化的现象称为电极的极化。
第三章电化学腐蚀基础金属材料与电解质溶液接触时,会发生电化学腐蚀或称湿腐蚀,它是以金属为阳极的腐蚀原电池过程。
工业用金属一般都是还有杂质的,当其浸在电解质溶液中时,发生电化学腐蚀的实质就是在金属表面上形成了许多以金属为阳极,以杂质为阴极的腐蚀电池。
它的工作特点是只能导致金属材料的破坏而不能对外做有用电功的短路原电池。
§3-1 腐蚀原电池一、原电池P33图1是一个最常见的原电池。
中心碳棒是电池的正极,外围的锌皮是负极。
电解质是NH4Cl溶液。
当外电路接通时,灯泡亮。
电极反应为:阳极锌皮上发生氧化反应(使锌原子离子化):Zn→Zn2++2e阴极碳棒是发生还原反应:2H++2e→H2电池总反应为:Zn+2H+→Zn2++H2在反应过程中,电池的锌皮不断被离子化,并放出电子,在外电路中形成电流。
金属锌的离子化结果就是腐蚀破坏。
一个腐蚀电池必须包括阳极、阴极、电解质溶液和外电路四个部分,缺一不可。
这四个组成部分构成腐蚀电池工作的三个必需的环节。
1 阳极过程金属进行阳极溶解,以金属离子或水化离子形式转入溶液,同时将等量电子留在金属上。
2 阴极过程从阳极通过外电路流过来的电子被来自电解质溶液且吸附于阴极表面能够接受电子的物质,即氧化性物质所吸收,在金属腐蚀中将溶液中的电子接受体称为阴极去极化剂。
3 电流的流动电流的流动在金属中依靠电子从阳极经导线流向阴极,在电解质溶液中则是依靠离子的迁移。
腐蚀电池的三个环节既相互独立又彼此紧密联系和相互依存。
只要其中一个环节受阻或停止工作,则整个腐蚀过程也就停止。
电池中离子的迁移和电子流动的驱动力是电极电位差——电池电动势。
在电化学作用下,单位时间,单位面积上发生变化的物质量称腐蚀速度。
可以证明,腐蚀速度V与腐蚀电流密度i呈正比。
因此可用腐蚀电流密度i来表示腐蚀速度大小。
二、腐蚀原电池腐蚀原电池实质上是一个短路的原电池。
如P33图2,将锌与铜接触并置于盐酸水溶液中,就构成了以锌为阳极,铜为阴极的原电池。