吸氧腐蚀

合集下载

铁的吸氧腐蚀电极反应

铁的吸氧腐蚀电极反应

铁的吸氧腐蚀电极反应
钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的电极反应式:
负极:Fe-2e⁻=Fe²⁺
正极:
吸氧腐蚀:2H₂O+O₂+4e⁻=4OH⁻
析氢腐蚀:2H⁺+2e⁻=H₂↑
水中氧的浓度的影响。

在发生耗氧腐蚀的条件下,氧浓度增加与腐蚀成正比。

例如,给水的含氧量比凝结水的含氧量高,所以给水系统的腐蚀比凝结水系统严重。

疏水系统中由于疏水箱一般不密闭,因此耗氧腐蚀比较严重。

水的pH的影响,当水的pH值小于4时,主要是酸性腐蚀。

耗氧腐蚀作用相对来说影响比较小。

当水的pH值为4~9时,钢腐蚀主要取决于氧浓度,随氧浓度增大而增大,与水的pH值关系很小。

当水的pH值为9~13范围内,因钢的表面能生成较完整的保护膜,抑制了耗氧腐蚀。

当水的pH值大于13时,钢的腐蚀产物为可溶性的铁的含氧酸盐,因而腐蚀速度急剧上升。

吸氧腐蚀原理

吸氧腐蚀原理

吸氧腐蚀原理下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。

文档下载后可定制随意修改,请根据实际需要进行相应的调整和使用,谢谢!并且,本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,如想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by the editor. I hope that after you download them, they can help yousolve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts,other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!现代工业中,金属材料的腐蚀问题一直是一个不容忽视的问题。

吸氧腐蚀正负极反应式

吸氧腐蚀正负极反应式

吸氧腐蚀正负极反应式嘿,同学们,今天咱们就来讲讲吸氧腐蚀正负极反应式。

吸氧腐蚀呢,是金属在酸性很弱或中性溶液里,空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀。

比如咱们生活中常见的铁生锈,就是吸氧腐蚀的一个典型例子。

那吸氧腐蚀的正负极反应式是啥呢?咱们先来看负极反应式。

在吸氧腐蚀中,负极一般是金属,比如铁,它会失去电子,发生氧化反应。

以铁为例,铁失去两个电子变成亚铁离子,反应式就是:Fe - 2e- = Fe2+。

再来看正极反应式。

在吸氧腐蚀中,正极是氧气得到电子发生还原反应。

氧气得到四个电子和水反应生成氢氧根离子,反应式就是:O2 +2H2O + 4e- = 4OH-。

咱就说铁生锈这个例子吧。

铁暴露在空气中,表面会有一层水膜,这就为吸氧腐蚀创造了条件。

铁作为负极失去电子变成亚铁离子,而空气中的氧气在正极得到电子和水反应生成氢氧根离子。

随着时间的推移,亚铁离子和氢氧根离子会进一步反应生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁再被氧化成氢氧化铁,最后氢氧化铁脱水就变成了我们看到的铁锈。

吸氧腐蚀在生活和工业中都很常见,对金属制品的破坏很大。

比如说,一些长期暴露在空气中的金属管道、桥梁等,如果不做好防护措施,就很容易发生吸氧腐蚀,从而降低它们的使用寿命和安全性。

为了防止吸氧腐蚀,我们可以采取很多措施。

比如给金属制品涂上防锈漆、镀锌等,这样可以隔绝金属和空气、水的接触,减少吸氧腐蚀的发生。

另外,在一些特殊的环境中,比如在海洋环境中,还可以采用阴极保护法等专门的防腐蚀技术。

同学们,吸氧腐蚀正负极反应式虽然看起来很简单,但它背后的原理和影响却非常重要。

只有真正理解了这些,我们才能更好地应对生活和工业中金属腐蚀的问题。

希望大家都能记住今天讲的内容哦!。

吸氧腐蚀的化学方程式

吸氧腐蚀的化学方程式

吸氧腐蚀的化学方程式好嘞,咱们来聊聊吸氧腐蚀这事儿。

吸氧腐蚀啊,就像是金属在偷偷地和氧气搞“小动作”。

比如说铁吧,铁就像一个单纯的小老弟,在有水的环境里,氧气这个“小坏蛋”就开始打它的主意了。

反应方程式呢,就是2Fe+O₂+2H₂O = 2Fe(OH)₂。

你看这铁啊,就像个懵懂的小孩,被氧气和水一搅和,就变成氢氧化亚铁啦,这个氢氧化亚铁就像是铁的一个变身,不过这个变身有点弱,就像一个小喽啰。

然后啊,这个氢氧化亚铁还不安分呢。

它就像个见风使舵的家伙,特别容易被空气中的氧气再次欺负。

它会进一步反应变成氢氧化铁,方程式是4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O = 4Fe(OH)₃。

这氢氧化亚铁就像一个小面团,氧气和水就像一双大手,不停地揉啊揉,就把它变成了氢氧化铁这个“大面团”,感觉就像是在玩魔法一样。

再说说铜吧,铜在某些情况下也会发生吸氧腐蚀。

铜就像一个比较低调的贵族,但是氧气可不管这些。

当有二氧化碳参与的时候,反应就像一场复杂的舞会。

反应方程式是2Cu+O₂+CO₂+H₂O = Cu₂(OH)₂CO₃。

你看,铜就像是在二氧化碳和水搭起的舞台上,被氧气拉着跳舞,最后变成了碱式碳酸铜,就像穿上了一件绿色的怪异礼服,这个碱式碳酸铜就是我们常说的铜绿,感觉就像是铜被氧气和二氧化碳联手打扮成了一个奇怪的模样。

要是铝也来凑这个吸氧腐蚀的热闹呢。

铝就像一个机灵的小战士,不过在碱性环境下,也会被氧气“暗箭伤人”。

反应方程式是4Al+3O₂+6H₂O = 4Al(OH)₃。

铝就像在水里泡澡的时候,被氧气悄悄下了“毒手”,变成了氢氧化铝,就像被披上了一件白色的外套,不过这件外套可有点弱不禁风,很容易就会被其他物质影响。

锡这个家伙也不例外。

锡就像一个有点脆弱的小不点,在吸氧腐蚀面前也很无奈。

反应方程式是Sn+O₂+2H₂O = Sn(OH)₄。

锡就像被氧气和水这两个“小恶霸”围攻,最后变成了氢氧化锡,就像被关进了一个小小的化学笼子里。

吸氧腐蚀实验操作步骤的流程

吸氧腐蚀实验操作步骤的流程

吸氧腐蚀实验操作步骤的流程吸氧腐蚀实验是在实验室中常用的一种方法,用以模拟金属材料在特定环境下的腐蚀情况,以评估其耐腐蚀性能。

本文将介绍吸氧腐蚀实验的操作步骤的流程,帮助读者了解实验的整体过程。

实验目的吸氧腐蚀实验的目的是通过将特定材料置于含有氧气的溶液中,观察其在一定时间内的腐蚀情况,以评估材料的耐腐蚀性能。

该实验可用于金属材料的选型和工程设计等方面。

实验材料与设备1.实验材料:选择需要评估腐蚀性能的金属材料,如钢铁、铜、铝等。

2.溶液配制:根据实验要求选择合适的溶液,在其中加入适量的氧气,保证溶液中的氧气浓度。

3.实验设备:包括实验容器、温度控制设备、氧气供应装置、电流计、电位计等。

实验步骤以下是吸氧腐蚀实验的操作步骤的流程:1.准备工作:检查实验设备是否完好,并进行必要的清洗。

准备所需的实验材料。

2.溶液配制:根据实验要求,准确称量制备所需的溶液。

将溶液倒入实验容器中,并确保溶液的氧气浓度达到要求。

3.试样制备:将待测试的金属材料切割或打磨成适当大小和形状的试样。

在试样表面进行必要的清洁和处理,例如去除氧化层等。

4.实验部署:将制备好的试样安放在实验容器的指定位置,并确保试样完全浸入溶液中。

5.温度控制:根据实验要求,控制实验容器的温度。

在实验过程中保持温度的稳定性。

6.氧气供应:通过氧气供应装置向实验容器中注入足够的氧气,以保持溶液中的氧气浓度。

7.电流测量:连接电流计和电位计到试样上,测量试样表面的电流。

通过电流的变化来了解试样的腐蚀行为。

8.实验时间:正式开始实验后,根据实验要求设定实验的持续时间。

在整个实验过程中,记录试样的腐蚀情况和可能的变化。

9.腐蚀评估:实验结束后,取出试样进行腐蚀评估。

观察试样表面的腐蚀情况,可以使用显微镜等工具进行更详细的观察和分析。

10.数据处理与分析:根据实验结果,对腐蚀情况进行数据处理和分析。

可以计算腐蚀速率、腐蚀深度等指标,以评估材料的耐腐蚀性能。

钢铁吸氧腐蚀总反应式

钢铁吸氧腐蚀总反应式

钢铁吸氧腐蚀总反应式
钢铁吸氧腐蚀是一种常见的腐蚀现象,它是由于钢铁表面暴露在空气中,空气中的氧气与钢铁发生反应而导致的。

钢铁吸氧腐蚀的总反应式为:4Fe + 3O2 = 2Fe2O3。

钢铁吸氧腐蚀是一种自发的化学反应,它是由于钢铁表面暴露在空气中,空气中的氧气与钢铁发生反应而导致的。

在这个反应中,氧气与钢铁发生反应,形成了氧化铁,即Fe2O3,这是钢铁吸氧腐蚀的最终产物。

钢铁吸氧腐蚀是一种自发的化学反应,它会对钢铁表面造成损害,使其失去原有的强度和硬度,从而影响钢铁的使用寿命。

因此,为了防止钢铁吸氧腐蚀,我们可以采取一些措施,如涂覆防腐涂料,使钢铁表面不暴露在空气中,从而防止钢铁吸氧腐蚀。

总之,钢铁吸氧腐蚀是一种常见的腐蚀现象,它的总反应式为:4Fe + 3O2 = 2Fe2O3,它
会对钢铁表面造成损害,从而影响钢铁的使用寿命。

因此,我们应该采取一些措施来防止钢铁吸氧腐蚀,以确保钢铁的正常使用。

原电池吸氧腐蚀和析氢腐蚀

原电池吸氧腐蚀和析氢腐蚀
原电池是一种将化学能转化为电能的装置,它由两个不同金属和一个电解质组成。

在使用过程中,原电池可能发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀,这会影响其性能和寿命。

吸氧腐蚀是指当原电池处于开路状态时,电解质中的氧气会与金属发生反应,导致金属表面产生氧化物。

这种腐蚀会降低原电池的电势差和电流输出,甚至导致电池失效。

为了避免吸氧腐蚀,可以在电池使用后及时加盐水或其他还原剂。

析氢腐蚀是指当原电池处于闭路状态时,电解质中的水分解产生氢气,并在金属表面析出。

这种腐蚀会导致金属表面出现气孔、气泡和裂纹,甚至引起电池爆炸。

为了避免析氢腐蚀,可以选择合适的金属材料和电解质,以及控制电流密度和电池温度。

总之,吸氧腐蚀和析氢腐蚀是原电池使用过程中需要注意的问题,正确的使用和维护可以延长电池寿命并保证其正常工作。

- 1 -。

钢铁发生吸氧腐蚀的负极反应方程式

钢铁发生吸氧腐蚀的负极反应方程式1. 钢铁的吸氧腐蚀问题说到钢铁,咱们的第一反应通常是它的坚固,能扛得住风吹雨打。

不过,钢铁也有它的“小脾气”,就是“吸氧腐蚀”。

说白了,这就是钢铁跟氧气搞“亲密接触”后的糟糕结果。

钢铁在自然环境中,特别是潮湿的空气里,会和氧气发生一系列的化学反应,这些反应最终导致钢铁腐蚀。

2. 吸氧腐蚀的负极反应咱们要说的是,钢铁吸氧腐蚀的负极反应方程式。

这里面的原理其实也不复杂,就像你在看电影时常常遇到的那种“反派”角色,总是搞事。

钢铁的腐蚀过程就类似于这部电影里的反派,它和氧气的“斗争”结果就很让人头疼了。

具体来说,负极反应的方程式是这样的:Fe → Fe²⁺ + 2e⁻简单来说,就是钢铁(Fe)在腐蚀过程中,失去了两个电子(2e⁻),变成了铁离子(Fe²⁺)。

这就像钢铁把自己的一部分“丢失”了,留下了一个个小铁离子在原地,这些铁离子接着和环境中的氧气发生反应,形成了锈。

说白了,这就是钢铁在“自毁”的过程。

3. 负极反应的详细解释接下来,咱们再详细聊聊这个反应。

首先,负极反应的发生地是在腐蚀的钢铁表面,那些“负面情绪”全都在这里爆发了。

在这个过程中,钢铁的表面会发生电子的转移,这就像是钢铁在跟氧气“交换礼物”一样。

不过,这个“礼物”就是电子,不是糖果。

钢铁失去的这些电子,让它变成了铁离子,而这些铁离子会溶解在水里,进而跟氧气结合,形成锈。

咱们要知道,钢铁的腐蚀可不仅仅是个“小打小闹”的事。

这些反应的结果可能会导致钢铁结构的严重破坏。

比如说,一座大桥,如果钢铁发生了严重的腐蚀,那它的结构就会变得不牢靠,甚至会影响交通安全。

因此,了解这些负极反应的方程式,对钢铁的保护和维护可是至关重要的。

4. 实际应用和保护措施说了这么多,咱们不妨也谈谈怎么应对这个问题。

首先,钢铁的防护措施有很多,比如涂层、镀锌、甚至用一些特殊的合金材料来增强钢铁的抗腐蚀能力。

这些方法就像给钢铁穿上了一层“保护服”,能有效地延缓它的腐蚀过程。

铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的实验改进

铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的实验改进
铁吸氧腐蚀是指在水中铁表面吸附氧气,导致铁离子发生氧化反应的现象。

而析氢腐蚀是指在酸性条件下,铁与酸发生反应产生氢气的现象。

本文将针对这两种腐蚀现象进行实验改进。

针对铁吸氧腐蚀现象,可以进行以下实验改进:
1. 实验过程:将铁片分别放入不同浓度的氧气溶液中,在一定时间内观察铁表面的腐蚀情况,并记录下来。

2. 实验条件:控制好实验的温度、氧气浓度和pH值等参数,保证实验条件的一致性。

3. 实验结果分析:根据实验结果,通过比较不同浓度的氧气溶液对铁表面腐蚀的程度,可以得出不同浓度氧气对铁吸氧腐蚀的影响。

4. 实验改进:可以在实验过程中添加某些添加剂,如腐蚀抑制剂,观察其对铁吸氧腐蚀的影响。

可以使用电化学方法,如极化曲线法、阻抗谱法等,对铁腐蚀进行更加准确的分析。

通过以上实验改进,可以更加准确地研究铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的机理和影响因素。

可以探究一些新的抑制剂,以减轻或阻止铁腐蚀的发生。

这样有助于提高铁材料的抗腐蚀性能,延长其使用寿命。

析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别

析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别二者的腐蚀环境不同,一般来讲,析氢腐蚀的腐蚀环境是由含水、湿度高的空气组成,而吸氧腐蚀则是在大气中进行的。

1、析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别如果说有哪些金属容易发生析氢腐蚀,那么这个说法是对的,不过有的时候这个判断并不正确,因为有些材料,其他的条件都满足了,但是还是会产生析氢腐蚀。

例如在海水中工作的船舶,它们就很容易发生析氢腐蚀。

而有些材料,即使是在空气中也能发生析氢腐蚀。

析氢腐蚀在日常生活中比较少见,所以人们往往认为它只发生在不纯的物质中,或是没有干燥处理好的设备里。

而吸氧腐蚀则更常见,尤其是石油开采的地方,到处都有。

我们常见的不锈钢制品,其实就是不锈钢,也会发生吸氧腐蚀。

2、氢在钢中存在形态不同。

在海水中,水是分子,水分子与氢离子结合,形成氢分子,而且极不稳定,水分子互相碰撞而消失;在大气中,空气是无数分子的集合体,而且非常不稳定,因此经常会看到大量的水分子不停地碰撞而消失的情况,甚至许多分子相互接触而形成微尘状态。

根据分析,从腐蚀电池原理上分析,钢铁在含酸性物质的水溶液中比在空气中更容易受到腐蚀,主要原因是:析氢腐蚀的发生取决于氢离子的浓度,而且最低氢离子浓度要求为5×10^-4~5×10^-5 mol/L。

若水中含有2 mol/L的氢离子时,钢铁表面就开始出现钝化膜,使腐蚀减速,故通常把水中氢离子浓度作为衡量腐蚀程度的指标。

空气中,通常要求的氢离子浓度较小,约为0.01~0.03mol/L。

3、吸氧腐蚀和析氢腐蚀的形成条件也不相同。

吸氧腐蚀,指金属表面溶解氧浓度低于其钝化膜允许的氧浓度的条件下发生的腐蚀。

例如,海水中的Fe- 2×10-3~Fe- 4×10-2。

若温度较低, Fe表面发生析氢腐蚀的结果是Fe- 4×10-2转变为Fe。

吸氧腐蚀有两种情况,一种是在低于其电极电位的低氧化状态下发生的,称为欠氧化吸氧腐蚀;另一种是在高于其电极电位的过氧化状态下发生的,称为过氧化吸氧腐蚀。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

吸氧腐蚀摘要:本文从吸氧腐蚀的定义和发生吸氧腐蚀的必要条件出发,剖析了氧的阴极还原过程及其过电位和吸氧腐蚀的控制过程及特点,介绍了吸氧腐蚀的影响因素和常用的防腐方法,并结合腐蚀实例用实验进行了详细的分析。

关键词:吸氧腐蚀;氧的阴极还原过程;吸氧腐蚀的影响因素;防腐方法。

Oxygen Absorption CorrosionAbstract:This paper starts in the definition and the necessary condition of oxygen corrosion, analyzes the process and overpotential of the oxygen’s cathodic reduction and the control process and characteristics of oxygen corrosion, describes the factors and commonly used preservative method of oxygen corrosion, combined with corrosion instance with the experiments detailed analysis.Keyword:Oxygen corrosion;Cathodic oxygen reduction process;Oxygen corrosion factors;Antiseptic method.1.引言化学工业、石油化工、原子能等工业中,由于材料腐蚀造成的跑、冒、滴、漏,不仅造成惊人的经济损失,还可能使许多有害物质甚至放射性物质泄漏而污染环境,危害人民的健康,有的甚至会长期造成严重的后果;而由于金属腐蚀所造成的灾难性事故严重地威胁着人们的生命安全:许多局部腐蚀引起的事故,如氢脆和应力腐蚀断裂这一类的失效事故,往往会引起爆炸、火灾等灾难性恶果[1]。

另外,全世界每年钢材产量的1/3因腐蚀而损失,每年因金属腐蚀而造成的损失高达5千亿元。

专家认为,如果采取有效的防腐措施,可降低25%-30%的损失[2]。

而金属腐蚀主要是电化学腐蚀,吸氧腐蚀又是电化学腐蚀的重重之重,因此了解吸氧腐蚀的原因和寻找防止吸氧腐蚀的方法具有重要意义。

2.吸氧腐蚀的定义及必要条件吸氧腐蚀电化学腐蚀的一种形式。

通常发生在中性或者碱性溶液中,以及溶液中有足够多的氧气中发生。

此时,微电池中发生溶解的氧气被还原的反应,即以氧分子的还原反应为阴极过程的腐蚀,又称为氧的去极化或者耗氧腐蚀。

吸氧腐蚀发生在海水、大气和土壤-自然环境介质中普遍存在,尤其是在碱类和盐类介质中,在酸性环境中可能发生吸氧腐蚀和吸氢腐蚀同时进行的情况。

而吸氢腐蚀常发生在非氧化性的酸性介质中或者中性、碱性-某些低电位金属。

发生吸氧腐蚀的条件是中性或碱性介质中,H+浓度低,析氢平衡电位低。

若金属阳极溶解平衡电位高,阴极反应:不是析氢反应,而是吸氧反应。

发生吸氧腐蚀的必要条件是金属的电位比氧还原反应的电位负,EM<EO。

在中性和碱性溶液中氧还原反应:O2+2H2O+4e-→ 4OH-其平衡电位为:E O=0.401V(SHE),空气中P O2=0.021MPa,当pH=7时,在酸性溶液中氧的还原反应为:O2+4H++4e-→2H2O平衡电位为:E O=1.229V(SHE),P O2=0.021MPa,氧还原反应的平衡电位与pH的关系为:E O2= 1.229 −0.0591 pH显然,pH越小,氧还原反应的平衡电位越正,金属发生吸氧腐蚀的可能性越大[3]。

在自然界中,与大气相接触的溶液中溶解有氧。

中性溶液中,金属的电位低于0.805V即可发生吸氧腐蚀。

可见,只要金属在溶液中的电位低于氧的平衡电位,就可能发生吸氧腐蚀。

所以,许多金属在中性或碱性溶液中,在潮湿大气、淡水、海水、潮湿土壤中,都能发生吸氧腐蚀,甚至在酸性介质中也会有吸氧腐蚀。

与吸氢腐蚀相比,吸氧腐蚀具有更普遍更重要的意义。

3.氧的阴极还原过程及其过电位由于氧分子阴极还原总反应包含4个电子,反应机理十分复杂。

通常有中间态粒子或氧化物形成。

在不同溶液中,其反应机理也不一样。

3.1氧的阴极还原过程氧从空气进入溶液并迁移到阴极表面发生还原反应,如图1所示:(1)氧穿过空气/溶液界面进入溶液;(2)在溶液对流作用下,氧迁移到阴极表面附近;(3)在扩散层内,氧在浓度梯度作用下扩散至阴极表面(4)在阴极表面氧分子发生还原反应-氧的离子化步骤(1)(2):不成为控制步骤步骤(3):多数情况下为控制步骤步骤(4):加强搅拌和流动介质中可成为控制步骤图1氧的扩散成为控制步骤的原因:(1)氧|空气-溶液| 溶解平衡:溶液中总含有氧(除非除去空气的密闭体系和沸点的敞开体系);(2)溶液对流对氧的传输速度远大于扩散但在电极表面附近,对流减弱,稳态扩散层0.1-0.5mm;(3)扩散层内,氧的传输-只靠扩散进行——多数情况下:吸氧腐蚀为阴极扩散控制。

3.2电子转移氧的极限扩散电流:室温下,氧在水中溶解度很小——极限电流密度小;典型情况:扩散层有效厚度δ=0.1mm,扩散系数D=10-9m2s-1,氧在海水中的溶解度C0=0.3mol m-3,n=4;此时,腐蚀速度约为1mm/a。

但搅拌溶液或在流动溶液中:如海水飞溅区,扩散大大加快,腐蚀由阴极的离子化反应控制。

氧分子阴极还原总反应包含4个电子——反应机理复杂:在中性或碱性溶液中,氧分子还原的总反应为O2+2H2O+4e-→4OH-可能的反应机制:O2+e-→ O2-O2- +H2O +e-→2HO2-+OH-2HO2-+H2O+2e-→3OH-在酸性溶液中,氧分子还原的总反应为O2+4H++ 4e-→2H2O可能的反应机制:O2+e-→ O2-O2- +H+→HO2HO2+ e- →HO2-HO2-+ H+ → H2O2H2O2+ H++ e-→HO2+HOHO+H++e- → H2O从上述反应的机制可以看出,吸氧比析氢反应复杂的多,这是因为氧还原反应是4电子反应。

反应必然包含许多步骤,中间产物多且不稳定,实验上难以确定。

其次,氧还原反应的可逆性很小,即反应难以进行。

整个吸氧的阴极过程可分为以下几个分步骤:(1)氧向电极表面扩散(2)氧吸附在电极表面上(3)使氧离子化吸氧的阴极过程包括离子化反应控制的电化学极化和出现极限扩散电流的浓差极化。

吸氧反应总是在偏离平衡电位很远的电位进行,故电极表面状态变化大。

在很宽的正电荷范围,电极表面会吸附氧和各种含氧粒子[4]。

2.3 氧的阴极还原过程[5]氧去极化过程的总极化曲线图2(1)当阴极极化电流i c不太大且供氧充分时(如图3所示),发生电化学极化,则极化曲线服从Tafel关系式:ηO2 = a'+b' lg i ca’:与电极材料、表面状态、溶液组成和温度有关;b’:与电极材料无关。

氧离子化过电位越小,氧与电子结合越容易,腐蚀速率越大;一般金属上氧离子化过电位都较高,多在1V以上。

图3 氧的去极化过程图(2)当阴极电流i c增大,当i〉1/2i d时(如图4所示),由于供氧受阻,引起了明显的浓差极化。

此时浓差极化过电位与电流密度i c间的关系为即当存在浓差极化时,阴极电位向负方移动的数值大于没有浓度极化时的移动数值。

总的阴极极化过电位为:图4 氧的去极化过程图(3)随着电流密度的增大,当i c→i d时(如图5所示),因为当阴极向负极化到一定的电位时,除了氧离子化之外,已可以开始进行某种新的电极反应。

当达到氢的平衡电位之后,氢的去极化过程开始与氧的去极化过程同时进行,两反应的极化曲线互相加合(曲线FSQN)。

图5 氧的去极化过程图4.吸氧腐蚀的控制过程及特点金属发生氧去极化腐蚀时,多数情况下阳极发生金属活性溶解,腐蚀过程处于阴极控制之下。

氧去极化腐蚀速度主要取决于溶解氧向电极表面的传递速度和氧在电极表面上的放电速度。

腐蚀过程的控制步骤随金属在溶液中的腐蚀电位而异。

(1)如果腐蚀金属在溶液中的电位较正,腐蚀过程中氧的传递速度又很大,则金属腐蚀速度主要由氧在电极上的放电速度决定。

(2)如果腐蚀金属在溶液中的电位较负,如碳钢,处于活性溶解状态而氧的传输速度又有限,则金属腐蚀速度将由氧的极限扩散电流密度决定。

(3) 如果腐蚀金属在溶液中的电位非常负,如Zn、Mn等,阴极过程将由氧去极化和氢离子去极化两个反应共同组成。

多数情况,氧的扩散决定了整个吸氧腐蚀过程的速度。

腐蚀电流不受阳极曲线的斜率和起始电位的影响,此时,腐蚀速度与金属本身性质无关。

例如钢铁在海水中的腐蚀,普通碳钢和低合金钢的腐蚀速度没有明显区别。

5.影响吸氧腐蚀的因素如果腐蚀过程是在供氧速度很大,且腐蚀电流密度很小的情况下进行,那么金属的腐蚀速度将取决于阴极上吸氧反应的电化学极化过电位的大小。

但是大多数情况下,供氧速度优先,吸氧腐蚀过程受氧扩散过程控制,金属腐蚀速度就等于氧极限扩散电流密度值。

氧极限扩散电流密度i d为因此,凡是影响溶解氧扩散系数D、溶液中溶解氧的浓度C以及扩散层厚度δ的因素,都将影响腐蚀。

(1)溶液温度的影响溶液的温度升高,使溶液粘度降低,从而使溶解氧的扩散系数D增加,故温度升高会加速腐蚀过程。

温度升高可使氧的溶解度降低,特别是在接近沸点时,氧的溶解度急剧降低,可减缓腐蚀过程。

图6 腐蚀速度与温度的关系由图6分析可知,敞开体系,由于上面两因素共同影响,铁在水中腐蚀速度在80℃达到最大。

封闭体系,升温使气相氧分压增大,有增加氧溶解度的趋势,与温度升高使溶解度降低的趋势抵消,而扩散系数增加,腐蚀速度因此一直增加。

(2)溶液盐浓度的影响氧的溶解度随溶液浓度的增加而减少。

图7为NaCl的浓度对铁在充气溶液中的腐蚀速度的影响。

由图可见,由于盐浓度的增加,溶液的导电性增加以及Cl-离子的作用加强,铁的腐蚀迅速增加;当海水中NaCl浓度为3%(质量分数)时,腐蚀速度达到最大值;当盐浓度超过3%时,由于氧溶解度降低和扩散速度减小,腐蚀速度随盐浓度的提高而显著下降。

图7 NaCl浓度对铁在充气溶液中的腐蚀速度的影响(3)溶解氧浓度的影响随着溶解氧浓度的增大,极限扩散电流密度增大,吸氧腐蚀速度增大。

氧浓度低,电位低;氧浓度高,电位高,对于这一点的详细分析如下。

图8 阴极去极化活度对腐蚀电位的影响去极化的阴极过程受浓度差的控制时,金属的腐蚀速率为i corr=i d,而,将此带入电化学极化控制下的金属腐蚀速率公式,并合并化简后可得:E corr= a'+b' lgi.可见氧浓度高,扩散电流密度i d越大,由图8中的斜线可知,对应的腐蚀电位越高。

相关文档
最新文档