21腐蚀原电池(2学时)

第二章金属的电化学腐蚀电化学腐蚀（electrochemicalcorrosion）比高温氧化更普遍。一般指金属与电解质溶液起电化学作用而发生的腐蚀。腐蚀电池的特点：1.阳极反应都是金属的氧化反应，造成金属材料的破坏。2.反应最大限度的不可逆。3.阴、阳极短路，不对外做功。返回腐蚀电池的工作过程初生产物：阳极反应和阴极反应的生成物。次生产物：初生产物继续反应的产物。初生和次生产物都有可溶和不可溶性产物。★只有不溶性产物才能产生保护金属的作用。腐蚀过程的产物腐蚀电池的工作过程形成腐蚀电池的原因金属方面□成分不均匀□组织结构不均匀□表面状态不均匀□应力和形变不均匀□“亚微观”不均匀环境方面◇金属离子浓度差异◇氧浓度的差异◇温度差异腐蚀电池的种类宏观腐蚀电池（大电池）：指阴极区和阳极区的尺寸较大，区分明显。★大电池的腐蚀形态是局部腐蚀，腐蚀破坏主要集中在阳极区。类型：1.电偶腐蚀电池2.氧浓差电池3.活态-钝态腐蚀电池形成腐蚀电池的原因微观腐蚀电池（微电池）：指阳极区和阴极区尺寸小，很难区分。★★微电池的阴、阳极位置不断变化，腐蚀形态是全面腐蚀；阴、阳极位置固定不变，腐蚀形态是局部腐蚀。返回形成腐蚀电池的原因蓝色：显示Fe2+(阳极区)红色：显示OH-（阴极区）棕色：铁锈[初始外观]3%NaCl+铁氰化钾+酚酞Fe盐水滴实验返回[其后外观]形成腐蚀电池的原因金属电极反应的特点：金属材料是电极反应进行的场所和参与者。金属电极是腐蚀电池的阳极反应。气体电极反应和氧化还原电极反应都可能作为腐蚀电池的阴极反应。氢电极反应构成了最基本的参考电极：标准氢电极。返回电极电位电极电位金属和溶液两相之间的电位差叫做电极系统的绝对电极电位，简称电位，记为。电位的绝对值无法测量。电极电位的相对值可以测量。电极电位的相对值记为E。电极电位标准氢电极(SHE)电极反应(Pt)H2=2H++2e规定标准氢电极的标准电位为零。国际定义是氢标电位E(V/SHE).但SHE使用不方便.实验室常用SCE。工程常用Cu/CuSO4※用不同参考电极测量的电位相对值是不同的。电极电位必须注明参考电极返回电极电位标准电位电极反应的各组分活度(或分压)都为1，温度为25C时，平衡电位Ee等于E0，E0称为标准电位。标准电位只取决于电极反应的本性，而平衡电位还与参与电极反应各组分的活度(或分压)，以及温度有关。电极电位电动序将各种金属的标准电位E0的数值从小到大排列起来，就得到“电动序”。EFS.(ElectromotiveForceSeries)可以清楚地表明各种金属转变为氧化状态的倾向。在氢之前的金属的E0为负值，称负电性金属；在氢之后的金属的E0为正值，称正电性金属。※电动序可以用来粗略地判断金属的腐蚀倾向电极电位腐蚀电池的极化极化现象■原电池的极化电流接通后，电池电动势降低的现象叫电池的极化现象。对于化学电源，极化现象是有害的，需要采取措施。阳极极化和阴极极化阳极极化：电位偏离初始电位正移。阴极极化：电位偏离初始电位负移。★腐蚀电池的极化包括阳极极化和阴极极化，不过两者的极化程度不相同。腐蚀电池的极化用上图装置测量的极化曲线（Zn和Cu面积相等）欧姆电阻压降iREEoc（cu）Ec（cu）Ea（Zn）Eoa（Zn）iimax返回腐蚀电池的极化Evans极化图及其应用Evans极化图EoaImaxIEEocEcor腐蚀电池的极化IcorEvans极化图的数学表达式IcorIcorEoaEaIcorEaEcIcorEcEocEoaEoc)(IcorEcEocIcorEoaEa是阳极极化曲线的斜率，叫阳极极化率，记为Pa，表示阳极反应的阻力。是阴极极化曲线的斜率的绝对值，叫阴极极化率，记为Pc，表示阴极反应的阻力。腐蚀电池的极化RPcPaEoaEocIcorEvans极化图的本质特征：用极化曲线的斜率来表示腐蚀电池工作的阻力，电极反应的阻力越大，极化曲线的斜率就越大。IcorEaEc是电路的欧姆电阻R，在腐蚀电池中，主要是溶液电阻Rs。腐蚀电池的极化（a）阳极初始电位负移(b)阴极初始电位正移(c)阴极极化率大（d）阳极极化率增大（e）初始电位差和阴~阳极（f）溶液欧姆电阻大极化率共同影响EEoaIcorIcorEEocIEIcorIPaIcorIII`CorEEEReIcorIcorI用Evans极化图表示各种因素对腐蚀电流的影响Pc腐蚀电池的极化用Evans极化图表示腐蚀电池的控制类型RPaPcRCrRPaPcPaCaRPaPcPcCc,,(3)欧姆电阻控制：RPa,Pc(2)阳极极化控制：PaPc,R可以忽略(1)阴极极化控制：PcPa,R可以忽略腐蚀电池的极化根据极化产生的不同原因，通常把极化大致分为三类：浓差极化、电化学极化和电阻极化。（1）浓差极化在电解过程中，电极附近某离子浓度由于电极反应而发生变化，本体溶液中离子扩散的速度又来不及弥补这个变化（电极反应速率较快，而溶液中的离子扩散速率较慢），就导致电极附近溶液的浓度与本体溶液间有一个浓度梯度，这种浓度差别引起的电极电势的改变称为浓差极化。极化原因和类型腐蚀电池的极化极化原因和类型腐蚀电池的极化（2）电化学极化（活化极化）一个电极在没有电流通过时，电极－溶液界面处就产生了双电层，电极上有了一定的带电程度，建立了相应的电极电势。当有电流通过电极时，如果电极溶液界面处电极反应进行得比较迟缓，这样就改变了原有电极的带电程度，从而使电极电势移动，这种现象就叫电化学极化。极化原因和类型腐蚀电池的极化（3）电阻极化是由于电极表面生成一层氧化物的薄膜或其他物质对电流的通过发生阻力而引起的电极极化叫电阻极化。