铁在盐酸溶液中的腐蚀电化学之研究
304不锈钢焊接接头电化学腐蚀行为研究
304不锈钢焊接接头电化学腐蚀⾏为研究摘要本⽂针对304不锈钢焊接接头分别在2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm浓度的硼酸⽔溶液和3.5%的NaCl溶液中的耐电化学腐蚀性能进⾏了研究，对焊接接头三个区域(母材区（BM）、热影响区（HAZ）和焊缝⾦属区(WM))的耐腐蚀性能的差异进⾏了分析；同时对焊接接头三部分在相应腐蚀介质的浸泡腐蚀中的耐腐蚀性能进⾏了对⽐分析。
为304不锈钢焊接钢结构在反应堆⽔下腐蚀环境下的使⽤提供实验数据和指导，为预防和减缓不锈钢焊接接头的腐蚀提供理论依据。
采⽤电化学⽅法研究了304不锈钢焊接接头的三个区域在室温下不同腐蚀介质中的电化学腐蚀⾏为和特征。
测得其在2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm的硼酸⽔溶液和3.5%的NaCl溶液中的阳极极化曲线，通过对焊接接头三个区域的⾃腐蚀电位、⾃腐蚀电流进⾏测量和对⽐分析来评定其耐蚀能⼒。
通过分析焊缝⾦属区、热影响区和母材区在不同腐蚀溶液中的电化学特征值，可知母材区的电化学腐蚀倾向⼤于焊缝⾦属区，焊缝⾦属区的电化学腐蚀倾向⼤于热影响区，⽽焊缝⾦属区的抗电化学腐蚀能⼒好于母材区，母材区的抗电化学腐蚀能⼒好于热影响区。
通过在室温下对304不锈钢焊接接头在不同浓度的硼酸⽔溶液中进⾏浸泡腐蚀试验，计算其腐蚀速率和观察其腐蚀形貌并与其在相应腐蚀介质溶液中的电化学腐蚀结果做对⽐，发现其浸泡腐蚀试验的结果与电化学腐蚀试验基本保持⼀致。
关键词：304不锈钢焊接接头；电化学腐蚀⾏为；浸泡腐蚀AbstractThe electrochemical corrosion of 304 stainless steel Weld Joints had been researched in the different concentration solution Boric acid of 2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm and 3.5%NaCl. The difference in corrosion resistance of three zones(（BM）、（HAZ）and (WM)) of the Weld Joints had been analysised .At the same time, the three zones of Weld Joints had been compared and analysised by the immersion corrosion test. That offers theories for precautioning and relieving the corrosion of the stainless steel Weld Joints and experimental data and guide for the using of steel structure of 304 stainless steel under the Reactor underwater corrosion environment.The electrochemical corrosion behaviors and characteristics of three zones of 304 stainless steel Weld Joints had been researched in different corrosive media by using the method of electrochemical. The anodic polarization curves of the Weld Joint in the different concentration solution Boric acid of 2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm and 3.5%NaCl were measured. Througth comparing and analyzing corrosive potential、corrosive current to assess the ability of corrosion resistance. By analysis the electrochemical parameters of three zones(（BM）、（HAZ）and (WM)) in different solution,we can draw a conclusion that the ability of corrosion tendency in BM is better than WM as well as the WM’s is better than HAZ and the ability of corrosion resistance in WM is better than BM as well as the BM’s is better than HAZ.We can reach a conclusion that there are the same results between the immersion corrosion test and the electrochemical corrosion test througth adopting the immersion corrosion test at room temperature to assess the ability of corrosion resistance of the Weld Joints in different concentration solutions Boric acid of 2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm and3.5%NaCl and calculating their erosive rate and checking the corrosive macrograph meanwhile comparing with the result of the electrochemical corrosion test in different concentration solutions.Key words: welded joint of 304 stainless steel; electrochemical corrosion behavior; immersion corrosion⽬录摘要................................................................................................................................. I Abstract ......................................................................................................................... II ⽬录.. (1)第⼀章绪论 (1)1.1 课题背景及研究的意义 (1)1.1.1 课题背景 (1)1.1.2 研究的意义 (1)1.2 不锈钢的焊接性和焊接特点 (1)1.2.1 不锈钢的焊接性 (1)1.2.2 奥⽒体不锈钢的焊接特点 (2)1.3 国内外的研究现状及分析 (3)1.3.1 核电的研究现状 (3)1.3.2 ⽔下湿法焊接的研究现状 (3)1.3.3 国内外不锈钢焊接接头耐腐蚀性研究现状 (4)1.4 研究内容 (5)1.4.1 304不锈钢的耐硼酸⽔腐蚀性能研究 (5)1.4.2 304不锈钢的耐海⽔腐蚀性能研究 (5)1.5 拟采取的研究⽅法和技术路线、预期达到的⽬标 (6)1.5.1 拟采取的研究⽅法 (6)1.5.2 技术路线 (6)1.5.3 拟解决的关键性问题 (6)1.6 本章⼩结 (6)第⼆章实验材料与试验⽅法 (7)2.1 试验材料 (7)2.2 试验⽅法 (8)2.2.1 不锈钢焊接接头的电化学腐蚀试验 (8)2.2.2 电化学腐蚀倾向分析 (9)2.2.3 阳极极化曲线分析 (10)2.2.4 不锈钢焊接接头浸泡腐蚀试验 (13)2.2.5 ⾦相分析⽅法 (13)2.3 本章⼩结 (14)第三章不锈钢焊接接头的浸泡腐蚀⾏为和特征 (15)3.1 不锈钢焊接接头⾦相组织分析 (15)3.1.1 焊接接头三区域⾦相组织的基本情况 (15)3.1.2 304不锈钢焊接接头三区域⾦相组织特征分析 (16)3.2 不锈钢焊接接头在不同浓度的硼酸⽔溶液中的浸泡腐蚀 (17) 3.2.1 不同浓度的硼酸⽔溶液中的浸泡腐蚀及相关参数 (17)3.2.2 ⼩结 (17)第四章不锈钢焊接接头的电化学腐蚀⾏为和特征 (19)4.1 不锈钢接头在不同介质中的电位时间曲线 (19)4.1.1 实验数据 (19)4.1.2 ⼩结 (20)4.2 不锈钢接头在不同介质中的极化曲线 (22)4.2.1 实验数据 (22)4.2.2 ⼩结 (23)4.3 本章⼩结 (25)结论 (27)参考⽂献 (28)致谢 (31)第⼀章绪论1.1 课题背景及研究的意义1.1.1 课题背景核能是⼀种安全、可靠、清洁的能源，对减少温室⽓体的排放也有明显的作⽤。
酸性环境下金属腐蚀机理探究
酸性环境下金属腐蚀机理探究酸性环境下金属腐蚀机理探究酸性环境下金属腐蚀是指金属在含有酸溶液中与酸发生氧化还原反应而发生腐蚀的现象。
酸性介质中常见的金属腐蚀有铁锈、铜绿等。
金属腐蚀是一个复杂的过程，涉及到电化学和化学反应。
在酸性环境中，金属表面发生氧化和还原反应，从而导致金属的腐蚀。
下面将深入探究酸性环境下金属腐蚀的机理。
金属腐蚀的机理主要涉及三个步骤：阳极溶解、阴极反应和溶解物析出。
首先，阳极溶解是金属腐蚀中的主要步骤。
在酸性环境中，金属表面发生氧化反应，失去电子而溶解成阳离子。
这个过程被称为阳极溶解。
以铁为例，当铁在酸性环境中发生腐蚀时，铁表面的铁离子释放出两个电子，被氧气还原为铁(Ⅱ)氧化物，同时铁离子溶解到酸性溶液中。
该反应可表示为：Fe → Fe2+ + 2e-其次，阴极反应是金属腐蚀中的另一个重要步骤。
在酸性环境中，捕获电子的物质被称为阴极。
通常，氧气是酸性溶液中的主要阴极。
氧气接受金属失去的电子，并与溶液中的氢离子结合生成水。
以铁为例，金属离子Fe2+与氧气和氢离子反应生成Fe3+和水：Fe2+ + 2H+ + 1/2O2 → Fe3+ + H2O最后，溶解物的析出是金属腐蚀过程中的最后一个步骤。
一些金属的腐蚀产物在酸性环境中不稳定，容易析出并沉积在金属表面，形成腐蚀产物。
以铜为例，当铜在酸性环境中腐蚀时，会生成铜离子和电子，然后铜离子与酸反应生成溶解物，最后析出在金属表面形成铜绿。
该反应可表示为：Cu → Cu2+ + 2e-2Cu2+ + 4OH- → Cu2O + H2O + 2e-Cu2O → Cu2O + H2O除了上述的机理，金属腐蚀还受到一些其他因素的影响，如酸溶液的浓度、温度、氧气和其他腐蚀物质的存在等。
高浓度的酸溶液和较高的温度会加速金属腐蚀的速度。
同时，存在于酸性溶液中的其他腐蚀物质，如氯离子、硫酸、硝酸等，也会加剧金属的腐蚀速度。
综上所述，金属腐蚀是一个复杂的过程，酸性环境下的金属腐蚀主要涉及阳极溶解、阴极反应和溶解物析出。
铁钉放盐酸中的反应原理
铁钉放盐酸中的反应原理铁钉放盐酸中的反应原理主要涉及物理化学知识，涉及到金属腐蚀、化学平衡、电化学反应等方面。
下面将详细介绍铁钉放盐酸中的反应机制和相关原理。
铁钉放盐酸中会发生以下反应：Fe + 2HCl →FeCl2 + H2↑反应方程式中的Fe表示铁，HCl表示盐酸，FeCl2表示亚铁氯化物，H2表示氢气。
从反应方程式可看出，盐酸通过与铁反应生成亚铁氯化物和氢气。
具体的反应机制如下：在盐酸中，HCl分子dissociate (解离) 为H+和Cl-两种离子：HCl →H+ + Cl-在水中，铁钉表面的铁与水中的氢离子反应：Fe + 2H+ →Fe2+ + H2↑再加上盐酸中的氯离子，亚铁离子与氯离子结合形成亚铁氯化物：Fe2+ + 2Cl- →FeCl2总的反应方程式可以写为：Fe + 2HCl →FeCl2 + H2↑以上就是铁钉放入盐酸中的反应机制和反应方程式。
下面将根据反应原理进一步讨论这些化学反应的背后原理。
首先，铁钉在放入盐酸中会发生金属腐蚀。
铁是一种活泼的金属，在氧气和水存在的环境中容易被氧化，形成铁氧化物。
盐酸中的氢离子（H+）能与金属铁表面上的铁离子（Fe2+）发生反应，从而加速腐蚀的过程。
腐蚀反应形成的亚铁离子（Fe2+）与酸中的氯离子结合，形成亚铁氯化物（FeCl2）。
同时，在反应过程中，也会产生氢气（H2），这是由于氢离子取代了铁离子的原子位置，而铁离子失去电子，氢离子催化产生了氢气。
其次，铁与盐酸的反应达到了化学平衡。
化学反应达到平衡的关键在于正向反应和逆向反应的速率达到平衡时，体系达到稳定状态。
在铁与盐酸的反应中，盐酸中的氯离子和铁表面的铁离子结合生成亚铁氯化物的速度与铁表面的铁离子与水中的氢离子生成氢气的速度相互竞争。
当达到平衡时，反应速度相等，体系中的反应物和生成物浓度保持稳定。
最后，铁钉放入盐酸中的反应是一个电化学反应。
在这个反应过程中，铁钉作为负极（即阴极），受到盐酸中的氢离子的还原，从而产生氢气。
铁在氯离子介质中腐蚀行为的研究
技 术
0 前言
金属材料广泛使用在工农业、国防和科技等领 域，金属腐蚀问题已是一个关系国计民生的重要问 题。铁是一种广泛使用的金属材料，铁的腐蚀与防 护一直是人们关注的问题。氯离子作为典型的侵蚀 性离子引起铁腐蚀，已受到人们重视[1,2]。本论文采 用线性扫描伏安、塔菲尔曲线和交流阻抗法等电化 学方法，研究铁在不同实验条件下的腐蚀规律，计 算得出相关腐蚀动力学参数，为防止金属铁的腐蚀 提供理论依据。
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TOTAL CORROSION CONTROL VOL.29 No.08 AUG. 2015
腐蚀研究 Corrosion Research
区域明显缩小，钝化区域从 0.95V 减少到 0.43V 。表
1200
明溶液中大量的氯离子对钝化膜具有破坏作用，且 氯离子浓度越高，过钝化电流增大，活化作用更突 出。文献[3]表明Cl-是电负性很强的离子，其在金属表 面的吸附比溶解O2或OH-的吸附更为容易，当Cl-与金 属表面接触时，产生金属离子水化，使金属离子转 移到溶液中引起腐蚀。 Cl -在中性溶液中可能反应机 理如下：
Abstract: Linear sweep voltammetry, tafel curves and electrochemical impedance spectroscopy were
employed to measure the corrosion of the iron under different experimental conditions, which calculates the relative corrosion kinetics parameters. Under acidic conditions, the more acidic, or alkaline conditions, the results showed that the bigger the pH value can accelerate the corrosion of iron. Effects of Cl- about the corrosion of iron was the biggest in neutral solution of halogen ions, the higher concentration of Cl- can increase the dissolution rate of corrosion of iron .
碱性环境中金属腐蚀机理研究
碱性环境中金属腐蚀机理研究碱性环境中金属腐蚀机理研究1. 引言金属腐蚀是指金属在特定环境中受到氧化、还原、酸碱等作用而产生的物理或化学变化。
在碱性环境中，金属腐蚀受到碱性溶液的影响，其腐蚀速度较其他环境条件下高，因此对碱性环境中金属腐蚀机理的研究具有重要意义。
2. 碱性环境中金属腐蚀机理2.1 电化学腐蚀在碱性环境中，金属腐蚀主要是通过电化学反应进行的。
当金属暴露在碱性溶液中时，金属表面上会形成一个氧化膜，这个氧化膜在一定程度上可以防止金属继续腐蚀。
然而，在碱性溶液中，氧化膜容易发生破裂和被溶解，从而暴露出金属表面，使金属继续腐蚀。
2.2 激活过程金属在碱性环境中腐蚀的起始阶段被称为激活过程。
在这个过程中，金属表面发生一系列的电化学反应，导致金属表面产生氢气和金属离子。
这些反应包括氧化反应和还原反应。
钢铁在碱性环境中腐蚀时，常见的反应可以表示为：Fe + 2OH- → Fe(OH)2 + 2e-（氧化反应）2H2O + 2e- → H2 + 2OH-（还原反应）氧化反应使金属表面形成氧化物层，还原反应使氢离子还原成氢气。
这些反应既是腐蚀反应，也是电流通过的途径。
2.3 控制因素碱性环境中金属腐蚀的速度受到多种因素的控制。
其中包括溶液的pH值、温度、金属的电位等。
较高的pH值、较高的温度和较负的电位将加速金属的腐蚀过程。
碱性溶液中的阳离子（如钠、钾等）也会影响金属的腐蚀速率。
它们会与金属离子相互抵消电荷，形成络合物，从而减缓金属的腐蚀。
此外，碱性环境中还存在着一些物质，如氮气、硫化氢等，它们对金属的腐蚀也会产生一定的影响。
3. 防腐措施为了减缓金属在碱性环境中的腐蚀速率，可采取一些防腐措施。
其中包括以下几种方法：3.1 添加缓蚀剂在碱性溶液中添加缓蚀剂可以减缓金属的腐蚀速率。
缓蚀剂通常是有机物，它们能够与金属表面形成一层保护膜，从而减缓金属的氧化和溶解过程。
3.2 表面处理通过表面处理对金属进行保护也是一种有效的防腐措施。
湖南大学材料化学电化学实验报告
当对电极进行阳极极化，在强极化区，
阴极分支电流ik=0,
改写为对数形式：
当对电极进行阴极极化，∆E <0, 在强极化区，阳极分支电流ia=0
改写成对数形式:
强极化区，极化值与外测电流满足塔菲尔关系式，如果将极化曲线上的塔菲尔区外推到腐蚀电位处，得到的交点坐标就是腐蚀电流。
（5）自腐蚀电流的拟合，打开CHI660C的控制软件，利用自带的软件求得自腐蚀电流密度。也可将实验数据考贝回去，用origin软件作图，用tafel外推法求的自腐蚀电流。将两者互相比较。
4. 实验完毕，清洗电极、电解池，将仪器恢复原位，桌面擦拭干净。
五、注意事项
不能将电极线接错。
六、实验报告内容
利用塔菲尔外推法求腐蚀电流。
3、实验完毕，清洗电极、电解池，将仪器恢复原位，桌面擦拭干净。
五、注意事项
1、测定前仔细了解仪器的使用方法。
2、电极表面一定要处理平整、光亮、干净，不能有点蚀孔。
六、实验报告内容
从极化曲线上求出Fe电极的自腐蚀电位、钝化电流密度及钝化电位范围，对比上一实验，分析H2SO4浓度对Fe钝化的影响。
利用origin软件进行数据处理，得到电位E与lgI之间的关系图，即极化曲线如下：
3. 学会测量峰电流和峰电位
二、实验原理
循环伏安法是用途最广泛的研究电活性物质的电化学分析方法，在电化学、无机化学、有机化学、生物化学等领域得到了广泛的应用。由于它能在很宽的电位范围内迅速观察研究对象的氧化还原行为，因此电化学研究中常常首先进行的是循环伏安行为研究。
循环伏安是在工作电极上施加一个线性变化的循环电压，记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线，对溶液中的电活性物质进行分析。由于施加的电压为三角波，这种方法也称为三角波线性扫描极谱法。
时效处理对2205双相不锈钢在Nacl溶液中电化学腐蚀行为研究
在不 同时效温度和 时效时 间的 电化学 阻抗 图谱 , 分 别
如 图 3 和图 4 所示 .
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结果与讨论
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极 化 曲线 2205 双相 不锈钢 固溶态 和分别经 500 , 850, 9( )0
时效 处理 s h 后, 在 3 . 5% N aC 电解 液 中的极 化 I 曲线 如图 1 所 示. 由图可 知, 在 固溶状 态时, 随着 电 位 正 向移动, 电流开始 下降, 到 达最低点 后 进 入 阳极 溶 解 区, 自腐 蚀 电位为 一 0 m V , 电流快 速上升. 随 43 后 , 电流变化 较 为平坦 的区域 为稳定钝化 区并且钝 化
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22() 双相 不锈 钢是 一 种典型 的 含 N i 人 的 超 5 10 低碳 铁素体 十 奥氏体 ( + 们 双 相 不锈钢. 与铁 素体 不锈 钢相 比. , + 今双 相不 锈钢的 韧性 高 脆性转 变 温度 低 并 几还 保 留 了铁 素体 不锈钢 热 导率 高 线膨 胀 系数小 具有超塑性 等特点 : 了 氏体 不锈钢 相 比, 奥 + 今双相 不锈钢强 度较高, 特 别是 屈服强 度显 著提
实验二 铁的极化曲线的测定
实验二铁的极化曲线的测定实验二铁的极化曲线的测定一、实验目的1、掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。
通过测定Fe在H2SO4、HCl溶液中的阴极极化、阳极极化曲线，求得Fe的自腐蚀电位，自腐蚀电流和钝化电势、钝化电流等参数。
2、了解Cl-离子，缓蚀剂等因素对铁电极极化的影响。
3、讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。
二、实验原理1、铁的极化曲线：金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。
例如Fe →Fe2++2e (1)2H++2e →H2(2) Fe将不断被溶解，同时产生H2。
Fe电极和H2电极及H2SO4溶液构成了腐蚀原电池，其腐蚀反应为：Fe+2H+→ Fe2++H2(3)这就是Fe在酸性溶液中腐蚀的原因。
当电极不与外电路接通时，其净电流为零。
即I corr=I Fe=-I H≠0。
图1中ra为阴极极化曲线。
当对电极进行阴极极化，即加比Ecorr更负的电势，反应(1) 被抑制，反应(2)加速，电化学过程以H2析出为主，这种效应称为“阴极保护”。
塔菲尔(Tafel)半对数关系，即：图1中ab为阳极极化曲线。
当对电极进行阳极极化时，即加比Ecorr更正的电势，则反应(2) 被抑制，反应(1) 加速，电化学过程以Fe溶解为主。
符合公式：2、铁的钝化曲线：abc段是Fe的正常溶解，生成Fe2+，称为活化区。
cd段称为活化钝化过渡区。
de段的电流称为维钝电流，此段电极处于比较稳定的钝化区, Fe2+离子与溶液中的离子形成FeSO4沉淀层，阻滞了阳极反应，由于H+不易达到FeSO4层内部，使Fe表面的pH增大，Fe2O3、Fe3O4开始在Fe表面生成，形成了致密的氧化膜，极大地阻滞了Fe的溶解，因而出现钝化现象。
ef段称为过钝化区。
图3中W表示研究电极、C表示辅助电极、r表示参比电极。
参比电极和研究电极组成原电池，可确定研究电极的电位。
辅助电极与研究电极组成电解池，使研究电极处于极化状态。