金属腐蚀与防护
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀与防护金属材料在日常生活和工业生产中扮演着重要的角色，然而，金属的腐蚀是一种常见的问题，会导致金属失去其原有的性能和功能。
为了延长金属材料的使用寿命，我们需要了解金属腐蚀的原因以及采取相应的防护措施。
一、金属腐蚀的原因金属腐蚀是指金属材料与周围环境中的化学物质（如氧气、水、酸、碱等）发生化学反应，导致金属表面发生破坏或氧化的过程。
金属腐蚀的原因主要有以下几个方面：1. 电化学反应：金属与电解质溶液中的阳离子和阴离子反应，形成电池，电流通过金属表面引起金属的腐蚀。
2. 氧化反应：金属与氧气发生氧化反应，产生金属氧化物，导致金属发生腐蚀。
3. 化学反应：金属与酸、碱等化学物质发生化学反应，导致金属腐蚀。
4. 湿度和温度：高湿度和高温环境中，金属材料更容易受到腐蚀的侵袭。
二、金属腐蚀的分类金属腐蚀可以分为几种不同的类型，常见的有以下几种：1. 高温腐蚀：金属在高温环境中与气体或化学物质反应，产生高温氧化、硫化等反应，导致金属材料的腐蚀。
2. 氧化腐蚀：金属与氧气反应，生成金属氧化物，使金属表面形成氧化层，导致金属材料的腐蚀。
3. 酸腐蚀：金属与酸反应，形成金属盐和气体，发生化学变化，导致金属材料腐蚀。
4. 碱性腐蚀：金属与碱反应，形成金属盐和水，导致金属发生腐蚀。
5. 电化学腐蚀：金属与电解质溶液中的阳离子和阴离子反应，形成电池，产生电流，引起金属的腐蚀。
三、金属腐蚀的防护措施为了防止金属腐蚀引起的损失，我们可以采取一些防护措施：1. 表面涂层：在金属表面涂覆一层耐腐蚀的涂层，如漆、蜡、聚合物等，以隔绝金属与环境的接触，起到防护作用。
2. 阳极保护：通过将金属制成阳极，并与可溶性阳极材料（如锌）联接，使其成为电池中的阴极，实现对金属的防护。
3. 隔离保护：通过将金属与环境隔离，如使用橡胶垫片、塑料包覆等方式，减少金属与腐蚀介质的接触，起到保护作用。
4. 防蚀剂使用：使用防蚀剂涂覆金属表面，形成一层保护膜，降低金属与腐蚀介质的接触，防止金属腐蚀。
金属材料的腐蚀与防护
金属材料的腐蚀与防护金属材料在使用过程中容易受到腐蚀的影响，从而降低其机械性能和寿命。
为了延长金属材料的使用寿命，保护措施是至关重要的。
本文将讨论金属材料腐蚀的原因和常见的防护方法。
一、金属材料腐蚀的原因金属材料腐蚀的原因主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀两种。
1. 化学腐蚀化学腐蚀是指金属材料与大气中的氧、水、酸、碱等物质发生反应，导致金属表面发生变化。
常见的化学腐蚀有氧化腐蚀、酸性腐蚀和碱性腐蚀等。
氧化腐蚀是指金属与氧气反应生成金属氧化物的过程。
例如铁与氧气反应生成铁氧化物，即常见的铁锈现象。
在湿润环境下，氧化腐蚀速度更快。
酸性腐蚀是指金属与酸性溶液接触产生的化学反应。
常见的酸性腐蚀有硫酸腐蚀、盐酸腐蚀等。
酸性腐蚀可导致金属材料表面产生腐蚀坑。
碱性腐蚀是指金属与碱性溶液接触产生的化学反应。
常见的碱性腐蚀有氢氧化钠腐蚀、氢氧化钾腐蚀等。
碱性腐蚀会使金属表面发生腐蚀、变硬或变脆等。
2. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属在电解质中发生的电化学反应导致腐蚀现象。
电化学腐蚀包括阳极腐蚀和阴极腐蚀。
阳极腐蚀是指金属作为阳极，在电化学反应中溶解生成阳离子。
金属表面因此变薄，甚至出现孔洞。
例如，铁的阳极腐蚀就是普遍的铁锈现象。
阴极腐蚀是指金属作为阴极，在电化学反应中受到硬币金属材料的腐蚀与防护电子供给，发生反应并生成金属阳离子的过程。
阴极腐蚀可导致金属表面发生凹陷或沉积物形成。
二、金属材料的防护方法金属材料的防护方法主要包括表面涂层、阳极保护和电化学防护等。
1. 表面涂层表面涂层是指在金属材料表面形成一层附着力强的保护层。
常见的表面涂层有油漆、镀层和涂覆层等。
这些涂层可以隔绝金属材料与环境介质的接触，从而减少腐蚀的发生。
2. 阳极保护阳极保护是通过在金属材料上施加电流，使其成为阴极从而抑制腐蚀的发生。
常用的阳极保护方法有热浸镀锌、电镀和阳极保护涂层等。
这些方法可在金属材料表面形成一层保护膜，提供额外的保护。
3. 电化学防护电化学防护是利用电化学原理减缓金属材料腐蚀的速率。
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀与防护金属是一种常见的材料，具有坚固、耐用的特性，广泛应用于建筑、制造业等领域。
然而，金属在长期使用中容易发生腐蚀现象，导致材料的质量下降，使得其功能受到影响。
因此，研究金属的腐蚀原理以及采取相应的防护措施就显得尤为重要。
一、金属腐蚀的原因金属腐蚀是指金属在与外界介质接触时发生化学或电化学反应，从而导致金属表面形成氧化物或盐类物质。
金属腐蚀的原因主要包括以下几点：1. 电化学反应：金属与介质发生电化学反应是引起腐蚀的主要原因之一。
当金属处于电解质溶液中时，金属表面会发生阳极和阴极反应，形成电池，促使金属的氧化和溶解。
2. 化学反应：金属在一些特定的介质中，比如酸性或碱性环境中，会与介质中的物质发生化学反应，形成氧化物或盐类产物。
3. 物理因素：除了电化学和化学反应外，一些物理因素也可能加速金属的腐蚀，如磨损、冲击和高温等。
二、金属腐蚀的分类根据金属腐蚀的不同机制，可以将其分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。
1. 化学腐蚀：化学腐蚀是指金属与介质中的物质发生直接的化学反应。
常见的化学腐蚀有酸腐蚀、碱腐蚀和氧化腐蚀等。
例如，金属在酸性环境中会与氢离子发生反应产生氢气，造成金属的腐蚀。
2. 电化学腐蚀：电化学腐蚀是指金属与电解质溶液中物质发生电化学反应，形成阳极和阴极电池导致金属腐蚀的过程。
电化学腐蚀常见的类型有腐蚀、热蚀和应力腐蚀等。
三、金属腐蚀的防护方法为了延长金属的寿命和保护其功能，人们采取了多种防护措施来抵御金属腐蚀。
以下介绍几种常用的金属腐蚀防护方法：1. 金属涂层：金属涂层是在金属表面覆盖一层具有防腐蚀性能的物质，如油漆或涂层。
金属涂层可以形成物理屏障，阻止金属与外界介质的接触，从而防止腐蚀的发生。
2. 电镀：电镀是将金属浸入含有金属离子的溶液中，通过电解反应使金属表面形成一层均匀的金属膜。
电镀可以提供额外的保护层，有效防止金属腐蚀。
3. 阳极保护：阳极保护是利用附加阳极电流或阴极保护剂来构建金属电池，在阴极处形成保护电位，从而减缓金属的腐蚀速度。
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀与防护金属在我们的日常生活中无处不在，我们使用金属制成的物品，例如汽车、建筑物、家具等。
然而，金属经常会遭受腐蚀，这会导致它们的性能下降甚至失效。
为了保护金属，我们需要了解腐蚀的原因和预防方法。
1.什么是金属腐蚀？金属腐蚀是指金属在与环境中的化学物质接触时发生的氧化反应。
这种反应会导致金属表面的腐蚀物产生，使金属变得破损、变脆，并最终造成金属的失效。
2.腐蚀的原因金属腐蚀有多种原因，其中最常见的是氧气和水的存在。
当金属与氧气和水分子接触时，氧气将与金属发生氧化反应，形成金属氧化物，同时水分子中的离子也参与到化学反应中，加速金属的腐蚀过程。
除了氧气和水的影响，其他因素如酸、盐等也会对金属腐蚀起促进作用。
例如，当金属暴露在盐水中时，盐中的离子会加速金属的腐蚀速度，使金属更容易被腐蚀。
3.金属腐蚀的危害金属腐蚀不仅仅影响了金属的外观，还会对金属的性能和使用寿命造成不可逆的损害。
例如，腐蚀可能导致金属的力学性能下降，如强度、韧性和硬度的减弱。
腐蚀还会导致金属的电导率降低，对电气设备的性能产生不利影响。
金属腐蚀还可能引发环境问题。
一些金属腐蚀产物可能对生态系统和人体健康造成危害。
因此，金属腐蚀的防护显得尤为重要。
4.金属腐蚀的防护方法为了有效防止金属腐蚀，我们可以采取以下几种方法：4.1金属涂层金属涂层是一种常见的金属腐蚀防护方法。
涂层作为一层保护层覆盖在金属表面，可以阻断金属与环境中物质的接触，减缓金属腐蚀的进程。
常见的金属涂层包括涂漆、涂蜡和镀层等。
4.2阳极保护阳极保护是一种利用金属之间的电化学原理来防止金属腐蚀的方法。
通过在金属表面放置一个更容易被腐蚀的金属，将其作为阳极，并将被保护的金属作为阴极，以形成一个电池系统，从而减缓金属的腐蚀速度。
4.3合金化合金化是通过将金属与其他元素或化合物进行混合，形成具有更好腐蚀抵抗性的金属。
通过改变金属的成分，可以改善其腐蚀性能，延长金属的使用寿命。
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀与防护简介：金属是一种常见的材料，在各个领域中都有广泛应用。
然而，金属材料在使用过程中，容易受到腐蚀的影响，从而导致质量下降甚至失效。
本文将探讨金属腐蚀的原因、危害以及常见的防护措施。
一、腐蚀的原因金属腐蚀是指金属在特定环境下与所处介质发生反应，从而引起金属表面或内部的氧化、脱层、破损等现象。
主要原因如下：1. 化学反应：金属与介质中的氧气、水、酸等发生化学反应，形成金属氧化物或金属盐，从而破坏金属结构；2. 电化学反应：金属在电解质溶液中，作为阴阳极参与电化学反应，产生腐蚀电流，导致金属丧失；3. 生物腐蚀：微生物、海洋生物或土壤中的细菌、藻类等对金属表面进行化学作用，加速金属腐蚀；4. 物理因素：高温、高湿度、紫外线、机械刮擦等物理因素也会对金属产生腐蚀影响。
二、腐蚀的危害金属腐蚀带来的危害主要体现在以下几个方面：1. 结构破损：金属腐蚀导致金属结构受损，影响其使用寿命，甚至引发安全事故；2. 功能下降：腐蚀使金属表面变得不平整、粗糙，降低了其原有的功能，如电导性、导热性等；3. 资源浪费：腐蚀使金属材料减少，需要更多的资源进行修复和替换，增加了成本和能源消耗；4. 环境污染：金属腐蚀产生的废物、气体和废水会对环境造成污染，对植物和动物产生不良影响。
三、金属腐蚀的防护措施为了减少金属腐蚀的发生，需要采取一系列的防护措施。
以下是常见的几种防护方法：1. 表面涂层：通过涂覆金属表面的保护膜，阻隔介质对金属的侵蚀。
常见的涂层包括漆膜、涂层、电镀层等；2. 阳极保护：在金属表面附近放置一个具有更高活性的金属，作为阳极进行保护，使其更容易受到腐蚀。
常见的阳极保护材料包括锌合金、铝合金等；3. 防蚀合金：将金属与其他元素进行合金化处理，提高其抗腐蚀性能。
如不锈钢中的铬能形成致密的氧化膜，阻隔外界介质；4. 缓蚀剂：添加适量的缓蚀剂到金属表面，形成保护膜，减缓腐蚀速度。
常见的缓蚀剂有无机盐、有机酸等；5. 电化学防蚀：利用电化学原理，通过施加外电场或电流，实现金属防蚀。
金属的腐蚀与防护
化学腐蚀
在外界环境中的水蒸气、酸碱等物质影响下，金属表面发生氧化还原反应，形成氧化物或其他化合物。例如，当铁暴露于氧和水中时，会形成铁锈（Fe₂O₃·nH₂O），这是一种典型的化学腐蚀现象。
电化学腐蚀
在一定条件下，例如在电解质溶液中，不同电位造成的电流分布变化，会导致金属表面上出现阳极区和阴极区。在阳极区，金属发生氧化反应而溶解，释放出电子；在阴极区，则发生还原反应，这一过程是通过离子在溶液中传递形成闭合回路，从而加剧了金属的整体损失。
三、影响金属腐蚀因素
影响木材及其抗风雨能力的重要因素有很多，包括：
环境湿度
高湿度会加速空气中的氧气、水分与金属的接触，加快氧化反应。因此，在潮湿环境下，金属更易受到腐蚀。
温度
氧化反应通常随着温度升高而境下金属更容易发生严重腐蚀。
pH值
环境中的酸碱程度直接影响着局部区域的电极电位。不同pH值下的介质对不同类型的金属具有不同程度的侵害。例如，低pH值（酸性环境）往往对铁等铸铁材料具有较强的侵袭性。
电化学腐蚀
电化学腐蚀是由于电流在金属表面产生的不均匀分布而导致的。比如，当金属与不同电位的金属连接时，低电位部分会被加速腐蚀。
生物腐蚀
这种腐蚀是由微生物造成的，尤其是在水体中生活的微生物，会通过其代谢过程改变周围环境，从而促进了金属的腐蚀过程。生物膜或污垢层常常在这种情况下形成，进一步加速了腐蚀。
二、金属腐蚀机制
金属的腐蚀与防护
金属腐蚀是指金属在环境的作用下，发生化学或电化学反应，导致其物理和化学性能劣化的过程。腐蚀不仅削弱了金属材料的强度、韧性，还可能引发结构失效，造成巨大的经济损失和安全隐患。因此，了解金属腐蚀的原理和机制，以及实施有效的防护措施，对于延长金属构件的使用寿命，提高工程安全性具有重要意义。
金属的腐蚀与防护措施
金属的腐蚀与防护措施腐蚀是指金属在特定环境条件下遭受化学或电化学反应而逐渐被破坏的现象。
金属腐蚀不仅对工业生产、交通运输等方面造成了巨大的经济损失，还对环境和人体健康造成潜在威胁。
为了保护金属，减少腐蚀损害，采取一系列的防护措施就显得尤为重要。
一、了解金属腐蚀的原因金属腐蚀的原因可以归纳为氧化、蚀刻、应力腐蚀和微生物腐蚀等几种主要形式。
1. 氧化腐蚀：金属在氧气或者氧化剂作用下与氧发生化学反应，形成金属氧化物或者金属酸化物，从而导致金属腐蚀。
2. 蚀刻腐蚀：金属与腐蚀介质中的酸性或碱性溶液发生化学反应，降低金属的化学稳定性，引起金属表面溶解和损伤。
3. 应力腐蚀：金属在存在应力的情况下，与特定介质发生化学反应，导致金属局部腐蚀破坏。
4. 微生物腐蚀：微生物通过代谢产物对金属表面造成腐蚀。
二、常见的金属腐蚀防护措施1. 金属表面处理：通过涂覆、镀层或改变金属表面形貌，形成一层保护性的物理或化学屏障，降低金属与外界介质接触，从而延缓腐蚀的速度。
2. 使用防腐涂料：防腐涂料是最常见的金属腐蚀防护措施之一。
涂料可以形成一层隔离和保护性的屏障，阻止金属与腐蚀介质接触。
3. 电镀镀层：通过电解沉积的方式，在金属表面形成一层金属或合金镀层，提高金属的耐腐蚀性能。
4. 合金化处理：将一种或多种元素加入金属中，改变其组织和化学成分，提高金属的抗腐蚀性能。
5. 电化学保护：利用电化学原理，在金属表面施加一定的电流和电位，使金属处于保护状态，形成一层保护膜。
6. 薄膜技术：将一层保护性的薄膜涂覆在金属表面，提高金属的耐腐蚀性能。
7. 设计合理的结构：在设计金属构件时，应尽量考虑到腐蚀环境和力学应力的作用，合理选择材料，减少腐蚀损伤。
三、金属腐蚀防护技术的应用金属腐蚀防护技术广泛应用于各个领域，如船舶、建筑、石油化工、电力等行业。
1. 船舶防腐技术：船舶在海洋环境中容易受到海水的腐蚀，因此船舶建造和维护中采用了多种防腐技术，如合金化处理、防腐涂料、防腐电镀等。
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀与防护在我们的日常生活中，金属是一种我们经常接触到的材料。
从我们的家居设备到车辆和基础设施，金属都得到了广泛的应用。
然而，金属在长时间使用的过程中，会面临一个普遍的问题，那就是腐蚀。
本文将探讨金属的腐蚀原因以及常见的防护方法。
一、腐蚀的原因腐蚀是金属与周围环境发生反应，导致金属表面质量的损失。
金属腐蚀的主要原因可以归结为以下几点：1. 化学反应：金属与空气中的氧气、水分以及其他化学物质发生反应，形成腐蚀产物。
例如，铁的腐蚀是由于氧气和水的存在形成的氧化铁。
2. 电化学反应：金属在电解质溶液中与氧化还原反应发生，形成电极体系。
其中，金属作为阳极发生氧化反应，被溶解为阳极离子。
3. 环境因素：金属腐蚀还与环境的酸碱度、湿度、温度等因素有关。
酸性环境、高湿度和高温都会加速金属的腐蚀过程。
二、常见的金属腐蚀防护方法为了保护金属免受腐蚀的损害，一系列的腐蚀防护方法被开发出来。
下面是一些常见的金属腐蚀防护方法：1. 表面涂层：在金属表面覆盖一层防腐涂料或涂层是常见的防护方法之一。
这可以阻止环境中对金属的直接接触，并减少氧气和水分的接触，从而降低腐蚀的速度。
2. 阴极保护：通过将一种更容易被腐蚀的金属（如锌）与需要保护的金属（如铁）连接在一起，形成一个阴阳极体系。
这样，腐蚀过程会移动到更容易被腐蚀的金属上，保护主要金属不受腐蚀。
3. 合金化处理：通过添加其他元素或合金成分来改变金属的结构，提高金属的抗腐蚀性能。
例如，不锈钢是通过在铁中添加铬和镍来制成的，以增加其抗腐蚀性能。
4. 电镀：将要保护的金属浸入带有活性金属离子的电解质溶液中，在金属表面形成保护性的金属沉积层。
这种方法可以提供一个屏障，阻止环境中的腐蚀物质接触到金属表面。
5. 降低环境因素：通过控制周围环境的酸碱度、湿度和温度等因素，可以减缓腐蚀速度。
例如，在暴露在潮湿环境中的金属表面添加干燥剂可以降低湿度，减少腐蚀的风险。
三、结语金属的腐蚀问题在我们的生活中是一个常见且重要的挑战。
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第一章绪论腐蚀：由于材料与其介质相互作用(化学与电化学)而导致的变质和破坏。
腐蚀控制的方法：1）、改换材料 2）、表面涂漆/覆盖层3）、改变腐蚀介质和环境 4）、合理的结构设计5）、电化学保护均匀腐蚀速率的评定方法：失重法和增重法；深度法；容量法(析氢腐蚀)；电流密度；机械性能(晶间腐蚀)；电阻性.第二章电化学腐蚀热力学热力学第零定律状态函数(温度)热力学第一定律(能量守恒定律) 状态函数(内能)热力学第二定律状态函数(熵)热力学第三定律绝对零度不可能达到2.1、腐蚀的倾向性的热力学原理腐蚀反应自发性及倾向性的判据：∆G：反应自发进行<∆G：反应达到平衡=∆G：反应不能自发进行>注：ΔG的负值的绝对值越大，该腐蚀的自发倾向性越大.热力学上不稳定金属，也有许多在适当条件下能发生钝化而变得耐蚀.2.2、腐蚀电池2.2.1、电化学腐蚀现象与腐蚀电池电化学腐蚀：即金属材料与电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起金属材料腐蚀破坏.腐蚀电池(或腐蚀原电池)：即只能导致金属材料破坏而不能对外做工的短路原电池.注：1)、通过直接接触也能形成原电池而不一定要有导线的连接；2)、一块金属不与其他金属接触，在电解质溶液中也会产生腐蚀电池.丹尼尔电池：(只要有电势差存在)a)、电极反应具有热力学上的可逆性；b)、电极反应在无限接近电化学平衡条件下进行；c)、电池中进行的其它过程也必须是可逆的.电极电势略高者为阴极电极电势略低者为阳极电化学不均匀性微观阴、阳极微观、亚微观腐蚀电池均匀腐蚀2.2.2、金属腐蚀的电化学历程腐蚀电池：四个部分：阴极、阳极、电解质溶液、连接两极的电子导体(即电路)三个环节：阴极过程、阳极过程、电荷转移过程(即电子流动)1)、阳极过程氧化反应++-M nM→ne金属变为金属离子进入电解液，电子通过电路向阴极转移.2)、阴极过程还原反应[]--⋅DDne+ne→电解液中能接受电子的物质捕获电子生成新物质.(即去极化剂)3)、金属的腐蚀将集中出现在阳极区，阴极区不发生可察觉的金属损失，只起到了传递电荷的作用金属电化学腐蚀能够持续进行的条件是溶液中存在可使金属氧化的去极化剂，而且这些去极化剂的阳极还原反应的电极电位比金属阴极氧化反应的电位高2.2.3、电化学腐蚀的次生过程难溶性产物称二次产物或次生物质由于扩散作用形成，且形成于一次产物相遇的地方阳极——[]+n M(金属阳离子浓度)(形成致密对金属起保护作用) 阴极——pH高2.3、腐蚀电池类型宏观腐蚀电池、微观腐蚀电池、超微观腐蚀电池2.3.1、宏观腐蚀电池特点：a)、阴、阳极用肉眼可看到；b)、阴、阳极区能长时间保持稳定；c)、产生明显的局部腐蚀1)、异金属(电偶)腐蚀电池——保护电位低的阴极区域2)浓差电池由于同一金属的不同部位所接触的介质浓度不同所致a、氧浓差电池——与富氧溶液接触的金属表面电位高而成为阳极区eg：水线腐蚀——靠近水线的下部区域极易腐蚀b、盐浓差电池——稀溶液中的金属电位低成为阴极区c、温差电池——不同材料在不同温度下电位不同eg：碳钢——高温阳极低温阴极铜——高温阴极低温阳极2.3.2、微观腐蚀电池特点：a)、电极尺寸与晶粒尺寸相近(0.1mm-0.1μm)；b)、阴、阳极区能长时间保持稳定；c)、引起微观局部腐蚀(如孔蚀、晶间腐蚀)原因：a)、化学成分的不均匀性；b)、金属组织结构的不均匀性；多项合金不同相的电位不同c)、金属物理状态的不均匀性——应变、内应力不均匀；d)、金属表面膜(涂层)的不完整性.由于以上原因而形成的微观电池并不是金属发生电化学腐蚀的充分条件，还应在溶液中具有去极化剂才可发生2.3.3、超微观腐蚀电池特点：a)、电极用肉眼和普通显微镜难以分辨(100-1000nm)；b)、阴、阳极区随时间不断变化；c)、引起均匀腐蚀2.4、电极电位与电化学腐蚀倾向性的判断2.4.1、电极和电极电位电极：指电子导体和离子导体组成的体系，常以金属/溶液表示注：腐蚀中的电极只指电子导体电极电位的表示：1)、金属浸入溶液中经水化作用而形成双电层 负点性金属水化后金属阳离子进入溶液——水化能 > 金属键能难溶性金属水化后从溶液中吸附阳离子——水化能 < 金属键能2)、形成气体电极——极难溶金属(Pt)和非金属导体(石墨)特点：电极导体本身不参与反应，仅起导电和反应载体作用2.4.2、平衡电极电位和非平衡电极电位平衡电极电位：水合与脱水达到动态平衡时的电极电位能斯特方程：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=R a a nF RT e e 0ln θ其中：e θ为标准电极电位； F 为法拉第常数；R aa 0为氧化态物质与还原态物质的活化比 注：浓度对电极电位有影响对于非平衡电极电位，其电极反应是不可逆的，因为电极过程中，即使阴极与阳极过程反应速率相等，达到了电子交换的平衡，但物质交换达不到平衡. 非平衡电极电位可以是稳定的也可以是不稳定的.电荷转移速率相等时即为稳定点位，也称开路电位或自腐蚀电位，即外电流为零时的电位.非平衡电极电位不服从能斯特方程，只能实验测得.2.4.3、电化学腐蚀倾向性的判断和电动序∵nFE G P T -=∆, e A e C E E E -=其中：F 为法拉第常数，F =96500 C/mol ； n 为参与反应的电子数；e C E 、e A E 分别为阴、阳极反应的平衡电位e A e C E E <：电位为e A E 的金属不会发生腐蚀 ∴电极电位判据 e A e C E E =：平衡状态e A e C E E >：电位为e A E 的金属自发进行腐蚀电动序：按金属在标准电极电位值E e 由低(负)值到高(正)值逐渐增大的次序排 列，得到的次序表称电动序.标准氢电极电位为零，电位比其低的为负电性金属，比其高的为正点性金属. 金属负电性越强，其在酸性溶液中越易发生析氢腐蚀.在可自发发生的反应中，电极电位较负的反应是氧化反应，较正的反应是还原反应.电偶序：金属或合金在一定电解质溶液中测得的稳定电位的相对大小排列而成的 次序表.电偶序比电动序更能反映金属实际腐蚀的性质.2.5、电位-pH 图及其应用2.5.1、水的E-pH 图要素：两条直线三个区域：a ---氢电极反应平衡电位-pH 关系的直线；b ---氧电极反应平衡电位-pH 关系的直线.b 线以上: 水被阳极电解为氧气;a 线以下: 水被阴极电解为氢气;a 、b 线之间: 水稳定区.2.5.2、电位-pH 图的绘制A 、列出可能发生的反应方程；B 、列出每个反应相应的Nernst 公式；C 、在水的电位-pH 图上绘制平衡关系。
三类区域：Immunity (免蚀区)：[M n+]<10-6 mol/L.Corrosion (腐蚀区)：[M n+]<10-6 mol/L.Passivation (钝化区)据参加电极反应的物质不同，电位-pH 图上的曲线可分为3类：1)、反应只与电极电位有关值无关，而与溶液的pH 值无关；特点：电极反应必然有电子参与，而无H +或OH -参与。
反应平衡电位与pH 值无关， 在一定温度下，随比值B A a a 的变化而变化。
当BA a a 一定时，电位E 也将固定， 在图上这类反应为一条水平线。
2)、反应只与pH 值有关，而与电极电位无关；特点：有H +或OH -参加，而无电子参与的化学反应，因此这类反应不构成电极反 应，不能用Nernst 方程表示电位与pH 值的关系。
反应的平衡与电极电位 无关。
在一定温度下，K 值一定，若给定BA a a ，则pH 值为一定值，在E-pH 图上这类反应表示为一垂直线段。
3)、反应既与电极电位有关，又与溶液的pH 值有关.特点：H +(或OH -)和电子都参加反应，通式为：O cH bB ne mH aA 2+=++-+；在 一定温度下，反应的平衡条件既与电极电位有关，又与溶液的pH 值有关。
在一定温度下，给定BA a a 值，平衡电位随pH 值升高而降低，在电位-pH 图 上这类反应为一斜线，其斜率为：nF mRT 3.2- 2.5.3、电位-pH 图主要应用：1)、判断反应自发进行的方向，从热力学上分析金属腐蚀的可能性；2)、估计腐蚀产物的组分；3)、预测控制腐蚀的措施，寻找控制腐蚀的途径。
第三章 腐蚀电化学动力学3.1、腐蚀电池的电极过程3.1.1、阳极过程即金属发生电化学溶解或阳极钝化的过程.水溶液中阳极溶解通式：-++•→+ne O mH M O mH M n 2121 或 ()--+•→++ne O yH MA O yH xA M x n x 221 阳极溶解步骤：1)、金属原子离开晶格，转变为表面吸附原子；2)、在溶剂分子作用下，表面吸附原子失电子并进入金属溶液界 面双电子层，成为溶剂化阳离子；3)、溶剂化阳离子从双电子层向溶液本体迁移阳极反应： -++==ne M M n阳极区的自由电子移向电极电势高的阴极，使阳极区电子缺乏，而阳极反应产生的电子又来不及补充，因而阳极电势偏离平衡电势，向正向移动，产生阳极极化.3.1.2、阴极过程发生电化学腐蚀的基本条件是：腐蚀电池和去极化剂同时存在，或阴、阳极过程同时进行.去极化剂发生的反应：A 、析氢反应：222H e H ==+-+电位较低的金属在酸性溶液中常见的阴极反应B 、吸氧反应：--==++OH e O H O 44222 (中性、碱性环境)O H e H O 22244==++-+ (酸性环境)大多数金属在海水、大气、土壤和中性溶液中常见阴极反应C 、溶液中高价金属离子还原反应 eg ：+-+==+23Fe e FeD 、氧化性阳离子还原反应 eg ：O H NO e H NO 22322+==++--+- E 、溶液中某些有机化合物还原反应eg ：O H COH R e H COOH R 222+-==++--+F 、水还原反应(水解)： --+==+OH H e O H 22222阳极转移的电子在阴极未被及时消耗而积累，使阴极电势偏离平衡位置，电势向负向移动，产生阴极极化.阴阳极极化使阴阳极电位最终相等而达到动态平衡，此时的电位称腐蚀电位.3.1.3、金属的全面与局部腐蚀1)、全面腐蚀 即分布于整个金属表面和连成一片的腐蚀破坏A 、均匀腐蚀 即腐蚀均匀的发生在整个金属表面，个点腐蚀速率均匀B 、非均匀腐蚀 即腐蚀作用虽然发生在整个金属表面上，但各区域的腐蚀速率 相差较大，对于整个表面而言腐蚀不均匀2)、局部腐蚀 即腐蚀作用仅发生在金属表面某一区域内3.2、腐蚀速率及极化作用3.2.1、腐蚀速率：电位时间内金属腐蚀程度的大小法拉第定律： 表达式：nFIta m = m ——质量；I ——电流；t ——时间；a ——原子量； n ——参加反应电子数；F ——法拉第常数( F=96500 C/mol) 单位时间、单位面积的腐蚀金属质量(表征的腐蚀速度)：即nFia At m r == A I i =——电流密度 单位时间的腐蚀深度：DnFia DAt m r == D ——金属密度注：以上各式仅适用于均匀腐蚀交换电流密度(0i )——基本动力学参数当一氧化还原反应的正、逆向反应速度相等，即nFa i r r r f 0==，此时的0i 即为交换电流密度注：交换电流密度仅适用于可逆反应，且受材料表面状态影响较大半电池电极电势(e )——基本热力学参数 即还原态氧化态a a nF RT e e ln 0+= 注：半电池电极电势不受材料表面状态的影响3.2.2、腐蚀电池的极化现象电极上有电流通过时，电极电位偏离平衡位置E e (可逆反应)或稳态电位E s (不可逆反应)的现象称极化现象，偏离值称极化值通常用过电位或超电位η(取正值)来表征电极极化程度A 、活化极性：当半电池反应中某一步骤控制着电子流动，就说该反应处于活化(或电子转移)控制下，导致活化极化活化极化(用过电位表征)与反应速率(用电流密度i a or i c 表征)间的关系： 即 0log i i a a a βη= 或 0log i i c c c βη= c a ββ,为达菲尔常数 B 、浓度极化：即由电极附近溶液中的反应物贫化而引起的电极电势偏离浓差极化conc η一般在阴极还原反应中明显，而在阳极反应中不存在即 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=L c conc i i nF RT 1log 3.2η 极限电流密度(L i ),即因H +的有限扩散速度，L i 为不可超越的最大反应速度 δBz L C nF D i =z D ：反应物的扩散能力；B C ：溶液本体的反应物浓度；δ：溶液浓度梯度厚度 影响L i 的因素：加快溶液搅拌速度 δ 温度升高 D z L溶液浓度升高 C BC 、混合极化：总阴极极化是活化极化与浓差极化的和；总阳极极化只是活化极化.a.阳极极化产生原因：活化极化和电阻极化b.阴极极化产生原因：活化极化和浓差极化阴极极化程度越大，说明极化过程受阻越严重，因此阴极极化对减缓金属腐蚀有利3.2.3、极化曲线即表示电极电位与极化电流强度I 或极化电流密度i 之间的关系曲线曲线的倾斜程度(即极化率)表示极化程度3.3、混合电势理论3.3.1、混合电位理论两个基本假设：1)、任何电化学反应都能分成两个或两个以上的氧化分解反应和还原反应；2)、电化学反应中不可能有净电荷的积累，即氧化反应总速度等于还原反应总速 度(或电荷守恒).据混合电势理论，金属发生腐蚀时，腐蚀电位是金属阳极氧化和阴极去极化剂还原过程共同决定的，是整个腐蚀体系的混合电位.3.3.2、腐蚀电位金属处于腐蚀电位时，有腐蚀电流通过体系，因此在腐蚀电位下腐蚀体系是不可逆体系，腐蚀电位不是平衡电位，不能用能斯特方程计算.测量方法：用被腐蚀金属和参比电极组成测量电池，用电位差计或高阻抗数字电 压表得到被测电池的电动势，然后计算出腐蚀电极相对于标准氢电极 的电位，该电位即是金属的腐蚀电位. 阴极控制下的腐蚀，腐蚀电位略高于该体系中金属阳极氧化反应的平衡电位; 阳极控制的腐蚀过程中，腐蚀电位略低于阴极还原反应的平衡电位，而比金属 的平衡电位要高得多.3.3.3、多种阴极去极化反应的腐蚀行为对于存在两个或多个阴极还原反应的腐蚀，腐蚀电位和腐蚀电流将由金属阳极氧化过程和多个阴极还原过程共同确定如果加入的去极化剂阴极反应速率接近或大于原去极化剂的，这时新去极化剂的加入会大大加快腐蚀速率.3.3.4、多电极体系的腐蚀行为电极的极化程度对多电极腐蚀极化图有较大影响，电极的极化程度越小，极化曲线趋平坦，该电极对阳极或阴极电流的贡献越大；反之电极极化程度越大，极化曲线趋陡，该电极对阳极或阴极电流的贡献越小.3.4、腐蚀极化图及其应用3.4.1、腐蚀极化图作用：1)、定出该体系的腐蚀电位和最大的腐蚀电流；2)、从阴阳极的起始电位差值可说明腐蚀倾向；3)、从曲线斜率大小可说明腐蚀反应的难易程度，分析腐蚀控制因素.A 、初始电位差腐蚀电池的初始电位差e a e c E E 是腐蚀的原动力，当其他条件完全相同时，初始电位差越大，腐蚀电流就越大.不同金属具有不同的平衡电位，当阴极反应及其极化曲线相同时，如果金属阳极极化程度较小，金属的平衡电位越低，则腐蚀电池的初始电位差越大，腐蚀电流越大.B 、极化性能在其他条件相同时，极化率越小，其腐蚀电流越大，即腐蚀速率越大C 、去极化剂浓度及配位剂若溶液中有配位剂，其将与阳极溶解的金属离子形成配离子，据能斯特方程，金属配离子的形成将使金属在溶液中的平衡电极电位向负方向移动，而使原本不能构成腐蚀电池的金属在溶液中构成腐蚀电池，发生溶解D 、交换电流密度的影响E 、附加氧化剂的影响前提：氧化剂的交换电流密度必须足够高，可以影响腐蚀速度加入强氧化剂后，溶液的腐蚀驱动力会增加. a 、腐蚀电势向正向移动b 、腐蚀速度增加c 、析氢反应速度降低3.4.2、腐蚀速度的控制因素阳极极化率(电阻)：αtan ,0=-=I E E p cc c ；阴极极化率：βtan ,0=-=I E E p aa a(a)、阴极控制(b)、阳极控制(b)、混合控制(c)、欧姆控制不同控制因素的腐蚀极化图差异(数)效应：在一定的阳极外加电流下，定义腐蚀电位下的自然析氢速度I 0与外加电流I appl 时的实际测得的析氢反应速率I H 之差为Δ,Δ≠0,这种现象称为差异(数)效应.正差异(数)效应 对于金属Fe 、Zn,Δ=I 0-I H >0,这种极化现象叫正差数效应.负差异(数)效应 对于金属Mg 、Al,Δ=I 0-I H <0,这种极化现象叫负差数效应。