腐蚀电化学原理课件第3章极化与混合电位理论
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《电化学腐蚀动力学》课件
ERA
电化学腐蚀的定义
总结词
电化学腐蚀是指金属与电解质溶液发生 电化学反应，导致金属逐渐被破坏的过 程。
VS
详细描述
电化学腐蚀是指金属与电解质溶液接触时 ，由于金属内部电子分布不均匀，形成电 位差，从而引发电化学反应。在反应过程 中，金属原子逐渐失去电子成为阳离子， 而电子则被电解质溶液中的阴离子所接受 ，形成电流。随着时间的推移，金属逐渐 被破坏，表现为金属表面的腐蚀现象。
电化学腐蚀动力学是研究电化学腐蚀过程中反应速率和反应机制的学科，对于预防和控制金属腐蚀具有 重要意义。
经过多年的研究和发展，电化学腐蚀动力学在理论和实践方面取得了一系列重要成果，包括电化学反应 动力学模型、腐蚀速率预测、腐蚀产物形成机制等方面。
电化学腐蚀研究的展望
未来电化学腐蚀动力学的研究将更加注重实际应 用和工业生产中的问题，如高强度钢、铝合金等 新型材料的腐蚀行为和防护技术。
环境因素的影响
氧气浓度
氧气是电化学腐蚀过程中重要的氧化剂，因此环境中的氧气浓度 对腐蚀速率有很大影响。
pH值
pH值影响溶液的电导率和腐蚀产物的溶解度，从而影响腐蚀速 率。一般来说，酸性环境更容易促进腐蚀。
温度和压力
温度和压力的变化会影响化学反应速率，从而影响电化学腐蚀速 率。
电化学腐蚀的防护措施
电化学腐蚀的机理
总结词
电化学腐蚀的机理主要包括阳极反应和阴极反应两个 过程，其中阳极反应是金属失去电子的过程，阴极反 应则是氧化剂得到电子的过程。
详细描述
电化学腐蚀的机理主要包括阳极反应和阴极反应两个 过程。阳极反应是金属失去电子的过程，通常表现为 金属原子失去电子成为阳离子，进入电解质溶液中。 这个过程释放出的电子则流向阴极反应区域。阴极反 应则是氧化剂得到电子的过程，通常表现为电解质溶 液中的氧化剂接受来自阳极反应的电子，发生还原反 应。阳极反应和阴极反应共同构成了电化学腐蚀的完 整过程。
电化学腐蚀的定义
总结词
电化学腐蚀是指金属与电解质溶液发生 电化学反应，导致金属逐渐被破坏的过 程。
VS
详细描述
电化学腐蚀是指金属与电解质溶液接触时 ，由于金属内部电子分布不均匀，形成电 位差，从而引发电化学反应。在反应过程 中，金属原子逐渐失去电子成为阳离子， 而电子则被电解质溶液中的阴离子所接受 ，形成电流。随着时间的推移，金属逐渐 被破坏，表现为金属表面的腐蚀现象。
电化学腐蚀动力学是研究电化学腐蚀过程中反应速率和反应机制的学科，对于预防和控制金属腐蚀具有 重要意义。
经过多年的研究和发展，电化学腐蚀动力学在理论和实践方面取得了一系列重要成果，包括电化学反应 动力学模型、腐蚀速率预测、腐蚀产物形成机制等方面。
电化学腐蚀研究的展望
未来电化学腐蚀动力学的研究将更加注重实际应 用和工业生产中的问题，如高强度钢、铝合金等 新型材料的腐蚀行为和防护技术。
环境因素的影响
氧气浓度
氧气是电化学腐蚀过程中重要的氧化剂，因此环境中的氧气浓度 对腐蚀速率有很大影响。
pH值
pH值影响溶液的电导率和腐蚀产物的溶解度，从而影响腐蚀速 率。一般来说，酸性环境更容易促进腐蚀。
温度和压力
温度和压力的变化会影响化学反应速率，从而影响电化学腐蚀速 率。
电化学腐蚀的防护措施
电化学腐蚀的机理
总结词
电化学腐蚀的机理主要包括阳极反应和阴极反应两个 过程，其中阳极反应是金属失去电子的过程，阴极反 应则是氧化剂得到电子的过程。
详细描述
电化学腐蚀的机理主要包括阳极反应和阴极反应两个 过程。阳极反应是金属失去电子的过程，通常表现为 金属原子失去电子成为阳离子，进入电解质溶液中。 这个过程释放出的电子则流向阴极反应区域。阴极反 应则是氧化剂得到电子的过程，通常表现为电解质溶 液中的氧化剂接受来自阳极反应的电子，发生还原反 应。阳极反应和阴极反应共同构成了电化学腐蚀的完 整过程。
腐蚀电化学原理、方法及应用第3章金属腐蚀动力学
交换电流密度的意义
• i 0数值很大，表明电极上可以通过很大的外 电流，而电极电位改变很小，表明这种电 极反应的可逆性大；
i 0数值很小，说明电极上只要有少量的外电流 通过，就会引起电极电位较大的改变，表明这 种电极反应的可逆性小，
意义：可以根据交换电流密度的大小估计某一 电极的可逆性以及衡量电化学平衡到达的速度。
=Q / StnF =It / StnF = i / nF
V与电流密度的关系
i = nFv
i 的单位: A/m2 ，v 的单位: mol/m2s， F = 96500C/mol
电极上的电流密度与化学反应速度成正比 • 常用电流密度(单位电极截面上通过的电流，SI单
位为Am-2)来表示电化学反应速度的大小。
3.1.3 交换电流密度
• 如果电极上没有净电流通过，电极处于平衡状态， 其电极电位为平衡电位Ee。
O + ne
R
此平衡电位下，阴极反应速度和阳极反应速度相等，
方向相反，即
i i i0
交换电流密度
• 在平衡状态下，同一电极上大小相等、方 向相反的电流密度称为交换电流密度，简 称交换电流，以i0表示。
• 电极的两种状态
1. 平衡状态 电学极参反数应)。处氧于化平方衡向状和态还，原其方电向位的为反平应衡速电度位相E等e(热，其力 大小称为交换电流密度，记为i0。
i0 i i
• 2.极化状态 对电极系统通入外电流，电极反应的平衡状态被打 破叫极，化电电位流偏。离平衡电位Ee达到极化电位E。外电流又
• 对应于腐蚀电位的电流密度称为腐蚀电流密度或 腐蚀电流密度，用符号icorr表示。
• 平衡电极→平衡电位
• 非平衡电极→非平衡电位
电化学腐蚀课件(公开课课件)
阳极保护技术原理与实践
阳极保护原理
将被保护金属与外加电源正极相连，使其成为阳极并发生钝化 现象，从而阻止金属进一步腐蚀。
阳极保护实践
阳极保护技术适用于易钝化金属（如不锈钢、钛等）的防腐。 实施阳极保护时，需控制阳极电位在钝化区间内，避免金属发 生过钝化或活化现象。
涂层防护技术原理与实践
涂层防护原理
高温腐蚀的机理
金属在高温环境中的腐蚀主要是由于金属与高温气体中的氧化性物 质发生化学反应，导致金属表面氧化、硫化等。
影响高温腐蚀的因素
温度、气氛成分（如氧含量、硫含量等）、压力以及金属材料的种 类和表面状态等。
高温腐蚀的防护措施
采用耐高温腐蚀的合金材料、表面涂层保护、控制气氛成分等方法， 以及降低温度、减少氧化性物质含量等措施。
腐蚀电池工作原理
腐蚀电池的形成
当金属与电解质溶液接触时，由于金属表面存在电化学不均匀性，会形成许多 微小的原电池，即腐蚀电池。
腐蚀电池的工作过程
在腐蚀电池中，阳极发生氧化反应，金属溶解进入溶液；阴极发生还原反应， 氧化剂接受电子。电子通过金属从阳极流向阴极，形成电流，从而加速了金属 的腐蚀过程。
影响电化学腐蚀因素
盐类等发生化学反应，导致金属表面氧化、生锈等。
影响土壤腐蚀的因素
02
土壤的理化性质（如含水量、透气性、酸碱度等）、微生物活
动以及金属材料的种类和表面状态等。
土壤腐蚀的防护措施
03
采用耐土壤腐蚀的合金材料、阴极保护、涂覆防腐涂料等方法，
以及改善土壤环境（如降低含水量、提高酸碱度）等。
高温环境中金属腐蚀
土壤中的水分、盐分等导致管道腐蚀。
02
阴极保护系统设计
通过埋设牺牲阳极或外加电流阴极保护系统，为管道提供保护电流。
腐蚀电化学原理课件第3章极化与混合电位理论
涂层保护
通过在金属表面涂覆一层耐腐蚀的涂层，将 金属与腐蚀介质隔离，以减缓腐蚀速率。
缓蚀剂
通过在腐蚀介质中添加能够抑制腐蚀反应的 物质，降低腐蚀速率。
其他实用的腐蚀防护措施
控制环境因素
如温度、湿度、pH值等，以降低金属的腐蚀速率。
改高其耐 蚀性。
根据混合电位理论，可以通过选择适 当的材料组合或表面处理方法，使不 同金属在腐蚀介质中形成低电位差， 从而降低腐蚀速率。
防腐涂层设计
在防腐涂层设计中，可以利用混合电 位理论优化涂层材料的选择和搭配， 以提高涂层的保护效果。
混合电位理论的局限性与发展趋势
局限性
混合电位理论的应用受到腐蚀介质、金属种类和接触条件等多种因素的影响，有时难以准确预测腐蚀行为。
发展趋势
随着材料科学和电化学技术的不断发展，混合电位理论有望与现代测试技术相结合，进一步提高预测腐蚀行为的 准确性。同时，研究不同金属在复杂环境中的腐蚀行为和机制，有助于拓展混合电位理论的应用范围。
04
CATALOGUE
电化学阻抗谱在腐蚀研究中的应用
电化学阻抗谱的基本原理
阻抗谱是一种测量电极系统在交流电信号作用下的阻抗值随频率变化的电化学技术 。
概念
极化现象是腐蚀过程中的一个重 要现象，它涉及到金属表面的电 荷分布和电子转移过程，对腐蚀 速率产生影响。
极化现象对腐蚀速率的影响
01
02
03
降低腐蚀速率
当金属表面发生阳极极化 时，金属的腐蚀速率会降 低，因为阳极反应受到抑 制。
加速腐蚀
当金属表面发生阴极极化 时，金属的腐蚀速率会加 速，因为阴极反应得到促 进。
通过对比不同极化条件下金属在腐蚀 介质中的失重程度，可以验证极化现 象对腐蚀速率的影响。
金属腐蚀学 -电化学腐蚀动力学PPT课件
Ca
E a
E E e,O2 /OH
e,Fe/ Fe2
0.163
13%
0.805 (0.463)
Cc
E c
E E e,O2 /OH
e,Fe/ Fe2
1.105
87%
0.805 (0.463)
24
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引用及版权声明
本课件的内容涉及到引用国内外学者的专著、教材、论文、课件、报告及一些网站 等，没有逐一注释，向相关者表示感谢！
ic
n 2
H2
iC ia ic
i
ic iA ia
i
iC( EcP)= ic( EcM)- ia( EcG)
iA( EaQ)= ia( EaN)- ic( EaF)
4
第4页/共27页
实测极化曲线与理想极化曲线的比较
• 当iC= ic(体系电位达到Ec0)或iA= ia (体系电位达到Ea0)
时，进一步增加阴极极化电流或阳极极化电流，体系
7
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利用腐蚀原电池自身电流变化进行极化曲线的测量
断路：Ea0、Ec0 接通：R外↓，I ↑
若不极化，R总＝0，I→∞ 极化： R →0 ， I → I max
I ↑，电位差减小
测定腐蚀极化图的装置
R外＝0 ， R溶液， R总≠0 ： 实际测量 两极化曲线不会相交
理论上：交点S，对应体系的腐蚀电位Ecorr 和 腐蚀电流Icorr
流差值由外电流来补偿
阴极极化： 阳极极化：
iC= ic- ia iA= ia- ic
3
第3页/共27页
实测极化曲线与理想极化曲线的关系
E
M ia Mn+ ne
极化与混合电位理论
• 实际体系中，由于腐蚀介质中去极化剂的存在， 使金属和去极化剂总是能构成腐蚀原电池而发生 腐蚀。例如，铁浸入稀硫酸中，铁发生溶解，而 同时发生氢气的析出。
可编辑ppt
3
可编辑ppt
4
混合电位理论
• （1）任何电化学反应都能分成两个 或多个局部氧化反应和局部还原反 应；
• （2）在电化学过程中，不可能有静 电荷积累
ia,1ia,2ic,1ic,2
可编辑ppt
5
电极反应的耦合
• 在一个孤立的电极上同时以相同的速度进行着一 个阳极反应和一个阴极反应的现象叫做电极反应 的耦合。这两个耦合的反应又称为共轭反应，相 应的体系成为共轭体系。
• 如果阳极反应的平衡电位是φ1，阴极反应的平 衡电位是φ2，则耦合后的结果将得到新的电极 电位φ，并且
• （1）短路的多电极系统中，各个电极的极化电位都等于该 系统的腐蚀电位。混合电位处于各个电极反应中最高的电 极电位和最低的电极电位之间，对于任何一个反应来说， 如果其初始电极电位高于混合电位，将作为阴极，而低于 混合电位将作为阳极。
• （2）当多电极系统处于稳定状态时，系统中总的阳极电流
等于总的阴极电流。
2 1
可编辑ppt
6
混合电位理论的推广—多电极体系
• 由两种以上金属组成的腐蚀原电池系统称为多电极腐蚀原 电池系统，工程上很多不均匀合金以及多金属组合体系都 是典型的多电极腐蚀原电池系统。
• 判断该系统中各个电极的极性以及腐蚀电流的大小，不仅 有理论意义，而且有重大的实际价值。
• 多电极腐蚀电池的方法也可以利用混合电位理论：
• 在腐蚀的金属电极系统中，往往同时有 两个或两个以上的反应同时发生，它们 之间存在着耦合作用。研究腐蚀动力学， 就要逐步研究电极表面多个电极反应同 时发生时的动力学。
《电化学腐蚀原理》课件
电化学腐蚀的机理
1
离子迁移
电化学腐蚀过程中，离子在电解质中的迁移导致了金属表面的反应和损坏。
2
金属氧化还原
金属表面与电解质发生氧化还原反应，导致腐蚀产物的生成和金属原子的丧失。
影响电化学腐蚀的因素
电解质浓度
高浓度电解质导致更 快的离子迁移和更严 重的腐蚀。
电位
金属表面的电位与电 解质之间的电位差可 以决定腐蚀速率。
电化学腐蚀的实际应用
1 生产工艺中的电化学腐蚀控制
通过控制工艺参数和材料选择来减少腐蚀对生产设备的损坏。
2 环境保护中的电化学腐蚀控制
采用电化学方法来处理工业废水和废气，减少对环境的污染。
3 其他应用场景
电化学腐蚀也被应用于电池、防腐涂料和金属加工等领域。
总结与展望
电化学腐蚀的重要性
电化学腐蚀对工业生产和环境保护都具有重要影响，需要引起足够的重视。
温度
高温环境下，电化学 腐蚀速率通常更高。
气体影响
氧气、二氧化碳等气 体可以加速电化学腐 蚀的发生。
如何避免电化学腐蚀
1
进行防护处理
2
通过涂层、电镀等方式对金属表面进行
保护。
3
材料选择
选择抗腐蚀性能好的材料，如不锈钢或 高耐蚀合金。
确定合适的工作条件
调整电解质浓度、电位和温度等参数来 研究新材料、新工艺和新方法来进一步提高电化学腐蚀的控制效果。
《电化学腐蚀原理》PPT 课件
在这个PPT课件中，我们将介绍电化学腐蚀的原理，探讨电化学腐蚀的机理 以及影响因素，并讨论如何避免和应用电化学腐蚀。
什么是电化学腐蚀
定义
电化学腐蚀是一种通过离子迁移和金属氧化还原 反应导致金属表面遭受损坏的过程。
《电化学腐蚀原理》PPT课件
水膜酸性较强
H2O＋CO2
H2CO3
H＋＋HCO3-
负极 (Fe) Fe－2e-＝Fe2＋
正极 (C) 2H＋＋2e-＝H2↑
〔2〕吸氧腐蚀 水膜酸性较弱或中性
O2
负极(Fe)：2FFee -- 24ee--== F2eF2e+2+ 正极 (C)：2H2O + O2 + 4e- = 4OH-
*铁锈的生成
e、电化学
在轮船船壳水线以下局部镶上Zn块，来防止 船壳的腐蚀
ne-
正极：被保护金属 负极：外加一种更活泼的金属
e-
e-
Fe
e-
e-
Al
例1、以下表达正确的为
A、原电池中阳离子向负极移动 B、原电池中的负极发生氧化反响 C、马口铁〔镀锡〕的外表一旦破损，铁 腐蚀加快 D、白铁〔镀锌〕的外表一旦破损，铁腐 蚀加快
Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O＋(3生x)成H2的OFe2O3·xH2O就是铁锈 。
4、金属的防护 〔1〕腐蚀因素： 金属本性、介质 〔2〕方法
a、涂层：外表涂矿物性油脂、油漆、覆盖搪瓷 b、电镀、喷镀：白铁皮〔Zn〕、马口铁〔Sn〕 c、外表钝化：枪炮外表致密的Fe3O4保护膜 d、合金：不锈钢——铁铬合金 e、电化学
《电化学腐蚀原理》PPT 课件
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I
阴极极化率
PC
c
I
I corr
e,c e,a
Pc PA R
3.5.2 伊文思腐蚀极化图的应用
（1）腐蚀速度与腐蚀初始电位差的关系
（2）极化性能对腐蚀速度的影响
PC PA
PA PC
R PA R PC
3.5.3 多电极腐蚀电池的图解计算
图解方法，是以下列规律为出发点：
混合电位理论的推广—多电极体系
• 由两种以上金属组成的腐蚀原电池系统称为多电极腐蚀原 电池系统，工程上很多不均匀合金以及多金属组合体系都 是典型的多电极腐蚀原电池系统。
• 判断该系统中各个电极的极性以及腐蚀电流的大小，不仅 有理论意义，而且有重大的实际价值。
• 多电极腐蚀电池的方法也可以利用混合电位理论：
增加Pt片的面积为什么会改变Al、Cd的极性？
第3章 极化与混合电位理论 （腐蚀动力学）
3.1 电极的极化现象（自学） 3.2 电化学极化和浓度极化（自学） 3.3 共轭体系与腐蚀电位 3.4 腐蚀金属电极的极化行为 3.5 伊文思极化图及其应用 3.6 电化学腐蚀阴极过程
• 热力学原理研究的是金属或合金在腐蚀 介质中的腐蚀倾向，无法解释腐蚀速率 的问题。
• 理想极化曲线是不能直接测量出来的，它是测得实测极化曲线 的基础上得到的。
• 1、根据实验数据的计算绘出理想极化曲线 • 析氢腐蚀一般测量氢气发生量 • 吸氧腐蚀一般测量金属腐蚀量 • 2、实测极化曲线的外推法 • 外推法的优点是可以避免繁杂的实验操作，只需测出实测
极化曲线的数据，通过作图就可得到理想极化曲线。缺点是在 小电流密度范围内用外推法作图时会产生较大误差，而且它只 适用于活化极化控制的体系。
• （1）短路的多电极系统中，各个电极的极化电位都等于该 系统的腐蚀电位。混合电位处于各个电极反应中最高的电 极电位和最低的电极电位之间，对于任何一个反应来说， 如果其初始电极电位高于混合电位，将作为阴极，而低于 混合电位将作为阳极。
• （2）当多电极系统处于稳定状态时，系统中总的阳极电流
等于总的阴极电流。
（1）短路的多电极系统中各个电极 的电极电位都等于该系统的电极电位。
（2）当多电极系统处于稳定状态时， 系统中的总的阳极电流等于总的阴极 电流。
按照每一个电极的面积把该电极单 独存在时测得的电位电流密度曲线重 新绘制在电位-电流强度的总图中。
各个电极的阴极极化曲线还是阳极 极化曲线与直线φcs相关，就决定该 电极在多电极腐蚀电池中是作为阴极 还是阳极。
3.5 伊文思腐蚀极化图及其应用
3.5.1 伊文思腐蚀极化图
• 腐蚀极化图，是一种电位-电流图，它把表征腐蚀 电池特征的阴、阳极理想极化曲线画在同一张图 上，忽略电位随时间变化的细节，将极化曲线画 成直线的形式。
e,c e,a C A r
阳极极化率
PA
A
3.4.2 阴极过程由浓度极化控制时腐蚀金属 电极的极化
3.4.3 理想极化曲线与实测极化曲线
• 理想极化曲线：是指理想电极上得到的曲线。理想电 极是指电极上只发生一个电极反应，而且处于极化状 态时电于理想电极，开路电位就是它的平衡电位，当它作 为阳极时只发生原有的阳极反应，作为阴极时只发生 原有的阴极反应。这样当一个理想电极进行阳极极化 而另一个理想电极进行极化时，阳极极化曲线和阴极 极化曲线将从各自的理想电极的平衡电位出发，沿不 同的途径发展，它们的交点对应的电位就是它们的混 合电位，过了交点以后他们仍然按各自的方向继续延 伸。
• 实测极化曲线：金属腐蚀过程中，即使在最简 单的情况下电极上也有两个电极反应耦合，这 时候测得的电极电位为混合电位。通过外加电 流实验测得的这种实际体系的极化曲线，成为 实测极化曲线。
• 实测极化曲线，是从混合电位开始，分别向阴 极或阳极进行扫描，所得到的曲线是理想极化 曲线的组合。
理想极化曲线的绘制方法
j iaj j icj
3.4 腐蚀金属电极的极化行为
• 对处于自腐蚀状态的电极施加外部电流使 腐蚀电极发生极化。金属腐蚀的阳极溶解 反应一般都是活化控制的，浓度极化的影 响不显著，而去极化剂的阴极还原过程既 可能由活化极化控制，如氢离子还原，也 可由浓度极化所控制，如氧气的还原过程。
3.4.1 活化极化控制的腐蚀体系的极化行为
• 在腐蚀的金属电极系统中，往往同时有 两个或两个以上的反应同时发生，它们 之间存在着耦合作用。研究腐蚀动力学， 就要逐步研究电极表面多个电极反应同 时发生时的动力学。
3.3 共轭体系与腐蚀电位
• 在理想条件下，电极表面只有一个电极反应发生。 从理论上来讲，一个单一金属电极是不会发生腐 蚀的。例如，金属在相应的盐溶液中就不会发生 腐蚀，而是建立起热力学的平衡状态。
电极反应的耦合
• 在一个孤立的电极上同时以相同的速度进行着一 个阳极反应和一个阴极反应的现象叫做电极反应 的耦合。这两个耦合的反应又称为共轭反应，相 应的体系成为共轭体系。
• 如果阳极反应的平衡电位是φ1，阴极反应的平 衡电位是φ2，则耦合后的结果将得到新的电极 电位φ，并且
2 1
某一电极的极化率越小（或其面积比越大），即 极化曲线越平坦，则该电极对其它电极极性的影响越 大。
溶液为含有不同浓度双氧水的溶液为3%氯化钠溶液，电 极体系为锌、铝、镉、铅、铂组成的五电极腐蚀体系。
增加H2O2的浓度为什么会改变Al、Cd的极性？
溶液为含有0.15%过氧化氢的3%氯化钠溶液，电极体 系为锌、铝、镉、铂组成的四电极腐蚀体系，锌、铝、 镉的电极面积都为4cm2.
• 实际体系中，由于腐蚀介质中去极化剂的存在， 使金属和去极化剂总是能构成腐蚀原电池而发生 腐蚀。例如，铁浸入稀硫酸中，铁发生溶解，而 同时发生氢气的析出。
混合电位理论
• （1）任何电化学反应都能分成两个 或多个局部氧化反应和局部还原反 应；
• （2）在电化学过程中，不可能有静 电荷积累
ia,1 ia,2 ic,1 ic,2
阴极极化率
PC
c
I
I corr
e,c e,a
Pc PA R
3.5.2 伊文思腐蚀极化图的应用
（1）腐蚀速度与腐蚀初始电位差的关系
（2）极化性能对腐蚀速度的影响
PC PA
PA PC
R PA R PC
3.5.3 多电极腐蚀电池的图解计算
图解方法，是以下列规律为出发点：
混合电位理论的推广—多电极体系
• 由两种以上金属组成的腐蚀原电池系统称为多电极腐蚀原 电池系统，工程上很多不均匀合金以及多金属组合体系都 是典型的多电极腐蚀原电池系统。
• 判断该系统中各个电极的极性以及腐蚀电流的大小，不仅 有理论意义，而且有重大的实际价值。
• 多电极腐蚀电池的方法也可以利用混合电位理论：
增加Pt片的面积为什么会改变Al、Cd的极性？
第3章 极化与混合电位理论 （腐蚀动力学）
3.1 电极的极化现象（自学） 3.2 电化学极化和浓度极化（自学） 3.3 共轭体系与腐蚀电位 3.4 腐蚀金属电极的极化行为 3.5 伊文思极化图及其应用 3.6 电化学腐蚀阴极过程
• 热力学原理研究的是金属或合金在腐蚀 介质中的腐蚀倾向，无法解释腐蚀速率 的问题。
• 理想极化曲线是不能直接测量出来的，它是测得实测极化曲线 的基础上得到的。
• 1、根据实验数据的计算绘出理想极化曲线 • 析氢腐蚀一般测量氢气发生量 • 吸氧腐蚀一般测量金属腐蚀量 • 2、实测极化曲线的外推法 • 外推法的优点是可以避免繁杂的实验操作，只需测出实测
极化曲线的数据，通过作图就可得到理想极化曲线。缺点是在 小电流密度范围内用外推法作图时会产生较大误差，而且它只 适用于活化极化控制的体系。
• （1）短路的多电极系统中，各个电极的极化电位都等于该 系统的腐蚀电位。混合电位处于各个电极反应中最高的电 极电位和最低的电极电位之间，对于任何一个反应来说， 如果其初始电极电位高于混合电位，将作为阴极，而低于 混合电位将作为阳极。
• （2）当多电极系统处于稳定状态时，系统中总的阳极电流
等于总的阴极电流。
（1）短路的多电极系统中各个电极 的电极电位都等于该系统的电极电位。
（2）当多电极系统处于稳定状态时， 系统中的总的阳极电流等于总的阴极 电流。
按照每一个电极的面积把该电极单 独存在时测得的电位电流密度曲线重 新绘制在电位-电流强度的总图中。
各个电极的阴极极化曲线还是阳极 极化曲线与直线φcs相关，就决定该 电极在多电极腐蚀电池中是作为阴极 还是阳极。
3.5 伊文思腐蚀极化图及其应用
3.5.1 伊文思腐蚀极化图
• 腐蚀极化图，是一种电位-电流图，它把表征腐蚀 电池特征的阴、阳极理想极化曲线画在同一张图 上，忽略电位随时间变化的细节，将极化曲线画 成直线的形式。
e,c e,a C A r
阳极极化率
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3.4.2 阴极过程由浓度极化控制时腐蚀金属 电极的极化
3.4.3 理想极化曲线与实测极化曲线
• 理想极化曲线：是指理想电极上得到的曲线。理想电 极是指电极上只发生一个电极反应，而且处于极化状 态时电于理想电极，开路电位就是它的平衡电位，当它作 为阳极时只发生原有的阳极反应，作为阴极时只发生 原有的阴极反应。这样当一个理想电极进行阳极极化 而另一个理想电极进行极化时，阳极极化曲线和阴极 极化曲线将从各自的理想电极的平衡电位出发，沿不 同的途径发展，它们的交点对应的电位就是它们的混 合电位，过了交点以后他们仍然按各自的方向继续延 伸。
• 实测极化曲线：金属腐蚀过程中，即使在最简 单的情况下电极上也有两个电极反应耦合，这 时候测得的电极电位为混合电位。通过外加电 流实验测得的这种实际体系的极化曲线，成为 实测极化曲线。
• 实测极化曲线，是从混合电位开始，分别向阴 极或阳极进行扫描，所得到的曲线是理想极化 曲线的组合。
理想极化曲线的绘制方法
j iaj j icj
3.4 腐蚀金属电极的极化行为
• 对处于自腐蚀状态的电极施加外部电流使 腐蚀电极发生极化。金属腐蚀的阳极溶解 反应一般都是活化控制的，浓度极化的影 响不显著，而去极化剂的阴极还原过程既 可能由活化极化控制，如氢离子还原，也 可由浓度极化所控制，如氧气的还原过程。
3.4.1 活化极化控制的腐蚀体系的极化行为
• 在腐蚀的金属电极系统中，往往同时有 两个或两个以上的反应同时发生，它们 之间存在着耦合作用。研究腐蚀动力学， 就要逐步研究电极表面多个电极反应同 时发生时的动力学。
3.3 共轭体系与腐蚀电位
• 在理想条件下，电极表面只有一个电极反应发生。 从理论上来讲，一个单一金属电极是不会发生腐 蚀的。例如，金属在相应的盐溶液中就不会发生 腐蚀，而是建立起热力学的平衡状态。
电极反应的耦合
• 在一个孤立的电极上同时以相同的速度进行着一 个阳极反应和一个阴极反应的现象叫做电极反应 的耦合。这两个耦合的反应又称为共轭反应，相 应的体系成为共轭体系。
• 如果阳极反应的平衡电位是φ1，阴极反应的平 衡电位是φ2，则耦合后的结果将得到新的电极 电位φ，并且
2 1
某一电极的极化率越小（或其面积比越大），即 极化曲线越平坦，则该电极对其它电极极性的影响越 大。
溶液为含有不同浓度双氧水的溶液为3%氯化钠溶液，电 极体系为锌、铝、镉、铅、铂组成的五电极腐蚀体系。
增加H2O2的浓度为什么会改变Al、Cd的极性？
溶液为含有0.15%过氧化氢的3%氯化钠溶液，电极体 系为锌、铝、镉、铂组成的四电极腐蚀体系，锌、铝、 镉的电极面积都为4cm2.
• 实际体系中，由于腐蚀介质中去极化剂的存在， 使金属和去极化剂总是能构成腐蚀原电池而发生 腐蚀。例如，铁浸入稀硫酸中，铁发生溶解，而 同时发生氢气的析出。
混合电位理论
• （1）任何电化学反应都能分成两个 或多个局部氧化反应和局部还原反 应；
• （2）在电化学过程中，不可能有静 电荷积累
ia,1 ia,2 ic,1 ic,2