金属腐蚀学2.ppt

1,二、金属腐蚀电化学理论,腐蚀电池电化学腐蚀热力学电化学腐蚀动力学析氢腐蚀和吸氧腐蚀金属的钝化,2,原电池,,原电池,阳极反应ZnZn2＋＋2eZn为阳极,阴极反应2H＋＋2e2H，2HH2Cu为阴极,总反应Zn＋2H＋Zn2＋＋H2,,,由阴极和阳极及电解液组成的系统为原电池原电池电流产生的原因阳极与阴极在电介质溶液中电位不同，而产生的电位差引起的原电池的电位差是电池反应的推动力,3,腐蚀原电池,,电子通过锌与铜内部直接传递，没有经过导线，是一个短路的腐蚀电池。,Zn与Cu接触形成腐蚀原电池的示意图,锌的加速溶解,铜片上逸出了大量的氢气泡,4,阳极在腐蚀原电池中发生氧化反应的电极。腐蚀电池工作时，阳极上金属材料溶解，以离子形式进入溶液，把电子留在阳极上，用以下通式表示,5,,阴极在腐蚀原电池中发生还原反应的电极。溶液中吸收电子的氧化性物质在电极上被材料中的电子还原。,6,腐蚀（原）电池特征短路的原电池材料表面分为阳极和阴极，阴极和阳极具有不同电位，位于不同位置；阳极和阴极之间要有两个电性连接电子导体通道和离子导体通道；离子导体为腐蚀环境。,7,金属电化学腐蚀发生的必要条件1、金属上两个不同的区域电位差别；2、两个区域之间存在电子的通路（电子导体，金属或合金）3、两个区域之间存在离子的通路（离子导体，电解液）金属电化学腐蚀的过程阳极和阴极同时存在，并形成一个完整的电流回路以维持上述电极反应进行。阳极多余电子通过电子通道传输到缺电子的阴极，并阳极发生溶解并以金属离子形式进入溶液本体；溶液本体溶液的氧化物通过电解质溶液移动到阴极附近，从阴极上得到电子；随着电流流动，阳极反应和阴极反应不断进行，阳极处金属不断溶出，形成腐蚀。,8,9,,阳极过程金属溶解并以离子形式进入溶液，同时把等当量的电子留在金属中neMnMn＋ne阴极过程从阳极移迁过来的电子被电解质溶液中能够吸收电子的物质所接受D＋neDne,10,,腐蚀微电池中阴极和阳极进行的区域在多数情况下，阳极和阴极过程分别在不同的区域进行的；在某些情况下，阴极和阳极过程在同一部位上随时间交替进行,与化学腐蚀存在区别,化学腐蚀金属表面与非电介质直接发生纯化学作用而引起的破坏。如铝在四氯化碳镁在甲醇中,11,腐蚀电池分类,根据构成腐蚀电池的（阴极和阳极）电极尺寸大小可将腐蚀电池分为两大类宏观腐蚀电池－－电极尺寸相对较大宏电池，宏观上电极可见，可分辩微观腐蚀电池－－电极尺寸相对微小微电池，宏观上单独的电极不可见，不可分辩,12,宏观腐蚀电池,a舰船推进器与船体；b铜铆钉与铝制容器,异金属电池（电偶电池异种金属在同一腐蚀介质中相接触,13,,浓差电池盐浓差电池金属材料的电位与介质中该金属离子的浓度有关，浓度低处电位低例如金属离子浓差腐蚀电池氧浓差电池氧浓度低处，电位低例如水线腐蚀，缝隙腐蚀，点腐蚀，沉积物腐蚀等温差电池金属的电位与介质温度有关。浸入腐蚀介质中金属各部分，常由于所处介质环境温度不同，形成温差腐蚀电池。例如碳钢制造的热交换器，由于高温部位碳钢电位低，使得高温部位比低温部位腐蚀严重。,14,微观腐蚀电池,金属表面电化学不均匀性，使金属材料表面存在微小的电位高低不等的区域。主要类型有（1）成分和组织不均匀引起的微电池碳钢中的渗碳体Fe3C，工业纯锌中的铁杂质FeZn7，铸铁中的石墨等；晶粒－晶界腐蚀微电池，金属表面出现由微阴极和微阳极组成的众多微电池；,15,,（2）物理状态的不均匀性构成微观电池应力分布不均匀或形变不均匀－－导致腐蚀微电池（3）金属表面膜不完整构成微观电池金属表面形成的钝化膜或镀覆的阴极性涂层存在孔隙或发生破损，裸露出金属基体，金属基体电位较负，钝化膜或阴极性涂层的电位正，金属基体与钝化膜或阴极性涂层构成腐蚀微电池，孔隙或破损处作为阳极而受到腐蚀。,16,,微观腐蚀原电池a合金基体与第二相形成的原电池，b晶粒与晶界形成的原电池c金属变形不均匀形成的原电池d金属表面膜有孔隙时形成的原电池,17,,确定腐蚀电池的意义明确腐蚀电池及其对应的电极过程是研究各种腐蚀类型和腐蚀形态的基础；腐蚀电池形成的基本原因金属表面上各部位的物理性质和化学性质，以及与各部位接触的介质的物理性质和化学性质是不均匀的，导致各部位的电位存在差别，即出现了各部位的电化学性能的不均匀性。,