金属腐蚀与防护课后习题

第1章绪论
第2章腐蚀电池
第2章腐蚀电池
1. 将铜片和锌片插在3%NaCl 溶液中，测得铜片和锌片未接通时
的电位分别为 +0.05V和–0.83V。

当用导线通过电流表把铜片和锌片接通，原电池开始工作，电流表指示的稳定电流为0.15mA。

已知电路的欧姆电阻为200Ω。

(1)原电池工作后阳极和阴极的电位差E
c – E
a
= ？
(2)阳极极化值∆E
a 与阴极极化值∆E
c
的绝对值之和∆E
a
+ ∣∆E
c
∣等于多少?
(3)如果阳极和阴极都不极化，电流表指示应为多少？
(4)如果使用零电阻电流表，且溶液电阻可以忽略不计，那
么电流达到稳态后，阳极与阴极的电位差E
c
–E
a
、阳极极化值与
阴极极化值的绝对值之和∆E
a + ∣∆E
c
∣等于多少？电流表的指
示又为多少？
2. 某腐蚀体系的参数为：
E 0a = -0.4V，E0c = 0.8V，E cor = -0.2V。

当R = 0时，I cor = 10mA，
该腐蚀电池属于什么控制类型？如果欧姆电阻R = 90Ω，那么I'cor =？腐蚀电池又属于什么控制类型？
第3章电化学腐蚀倾向
作业
1. 在下列情况下，氧电极反应的平衡电位如何变化：
(1)温度升高10︒C (取Po
2
=1atm，pH = 7)。

(2) 氧压力增大到原来的10倍 (温度25︒C)。

(3) 溶液pH值下降1单位 (温度25︒C)。

2. 将铁置于饱和空气的碱溶液(pH = 10)中，按阳极反应为
(1)Fe + Fe2+ + 2e
(2)Fe + 2OH- = Fe(OH)
2
+ 2e
计算腐蚀倾向，二者是否相同？为什么？
3. 将两根铜棒分别浸于0.01mol/L CuSO
4
溶液和0.5mol/L CuSO
4溶液，组成一个金属离子浓差电池。

(1)哪一根铜棒是阳极，哪一根铜棒是阴极？
(2)写出阳极反应和阴极反应，计算其平衡电位。

该金属离子浓差电池的腐蚀倾向是多少伏？
第4章电化学腐蚀速度
作业四
1．表面积为20cm2 的铁样品浸泡在PH=1的除氧酸溶液中，经过50h试验，测得了铁样品的损失质量为0.1g，已知在铁的表面上析氧反应符合Tafel公式η=-0.64-0.125lg|i|，η的单位为V，i 的单位为A/cm2 ，试计算：
（1）样品厚度的减少△h(mm);
（2）铁电流的腐蚀电流密度i
cor
(A/m2);
（3）铁试样的腐蚀电位E
cor。

2.海水中的含氧量为
3.2mg/L,求一年中锌的消耗量？（氧的扩散层
厚度为，扩散系数为D=1.9×10-5 cm2 /s,Zn的原子量为65.4）。

用图解法求腐蚀电流密度的变化
r = i'cor / i cor和腐蚀电位的变化∆E
= E'cor– E co
6. 一个阳极反应受活化极化控制、阴极反应受浓度极化控制的腐蚀体系，阴极反应的极限扩散电流密度为i d，腐蚀电位为E cor。

由于搅拌使阴极反应的极限扩散电流密度上升到i'd，阳极反应参数不变；腐蚀电位正移到E'
cor。

(1)作腐蚀体系的极化曲线图。

(2 ) 用图解法求腐蚀电位变化∆E = E'
cor – E
cor。

第5章析氢腐蚀和吸氧腐蚀
思考题
1. 1. 交换电流密度的概念及意义，与电极反应极化性能的关系；过电位和电极反应速度的关系。

动力学方程的一般表达式；Tafel方程
式的数学形式、图形表示以及及适用条件；极限扩散电流密度的计算。

2 2.对受氧扩散控制的吸氧腐蚀体系，当id增加到一定程度，阴极反应将由浓度极化控制转变为浓度极化与活化极化共同影响。

这种控制特征的变化与电极金属
材材料有什么关系？用极化图进行分析。

习题
(1) 在pH = 0的除氧硫酸铜溶液中( )，铜能否发生析氢腐蚀生成Cu2+？如果能发生，腐蚀倾向是多少伏？
(2) 在pH = 10的除氧氰化钾溶液中( )，铜能否发生析氢腐蚀？如果能发生，腐蚀倾向是多少伏？
设腐蚀生成的[Cu(CN)2]-离子的活度等于10-4mol/L，已知电极反应
Cu + 2CN- = [Cu(CN)2]- + e
的标准电位E0 = -0.446V。

习题
(1) 推导氢电极反应交换电流密度i0与溶液pH值的关系式。

(2) 在1mol/L盐酸溶液中，Fe表面上氢电极反应的i0 = 2.5
×10-6A/cm2，在0.01mol/L 盐酸溶液中Fe表面上氢电极反应的
i0 = ?(取Tafel斜率b = 0.118V)。

(3) 当酸溶液的pH值改变一个单位，氢电极反应的Tafel公式
中的a的绝对值∣a∣改变多少伏？
习题
钢制容器用作酸溶液的中间贮槽，与酸溶液接触的表面积为15m2，进入贮槽的酸溶液的工艺条件为：
pH = 2.5，25︒C，1atm，并含有4.5mg/L 的溶解氧，流量
0.1m3/min。

实验测出容器表面的腐蚀电位E
cor
= -0.54V(vsSCE)。

(1)求钢容器的腐蚀速度。

(2)求流出的酸溶液中的氧含量。

扩散层厚度取δ = 5×10-3cm。

第6章金属的钝化
习题1
1. 铁和两种不锈钢在除氧的0.5mol/L 硫酸溶液中的钝化参数列
于表1。

(在不锈钢表面上析氢反应动力学参数采用铁的数据) （1）这三种体系的阳极反应电流峰值i p分别为多少？
（2）如果要由通入氧气来使铁和不锈钢钝化，溶液中最少需要含有多少氧(mg/L)？
表1 三种腐蚀体系的钝化参数
材料溶液E
p
(V) i致 (mA/cm2) Fe 0.5mol/L
H
2
SO
4
+0.46 200
Cr25不锈钢0.5mol/L
H
2
SO
4
-0.18 25.4
Cr25Ni3不锈
钢
0.5mol/L
H
2
SO
4
-0.11 2.0
习题2
2. 如果钝化体系的真实阳极化曲线与真实阴极极化曲线相交产
生三个点时，为什么会出现阴极极化电流现象？
第7章金属的高温氧化
思考题
1.金属表面的膜具有保护性的条件是什么？
2.提高合金抗高温氧化性能的途径有哪些？
习题
已知PdO在850︒C时的分解压力等于500mmHg，在该温度下
Pd在空气中和1atm氧气中是否能氧化？
习题
已知锌发生高温氧化时的P—B比等于1.55，锌的密度为7.1g/cm3。

在400︒C经过120小时氧化，测出增重腐蚀速度为0.063g/m2⋅hr。

锌试样表面氧化膜的厚度等于多少？
第8章局部腐蚀
习题
1. 氯离子活度对四种不锈钢的击穿点位Eb的影响分别为：
（1）Cr17 Eb=-0.084lgaCl-+0.020(V)
（2）Cr18Ni9 Eb=-0.115 lgaCl- +0.247(V)
（3）Cr17M12M02.5 Eb=-0.068 lgaCl- +0.49=0.48(v) (V)
（4）Cr26M01 Eb=-0.198lgaCl- +0.485(V)
排出在3%的NaCl溶液和2mol/LNaCl溶液中这4种不锈钢的
耐腐蚀性能的顺序。

习题
2. 金属在酸溶液中发生的缝隙腐蚀可以用氢离子浓差电差电
池来说明，设将Fe试样浸泡于pH=0的酸溶液（25℃）中，缝
内氢离子难以补充，使pH上升到3。

问：
（1）缝内Fe表面和缝外Fe表面哪个是阴极哪个是阳极？
（2）求缝外Fe表面阳极溶解电流密度和缝外Fe表面阳
极溶解电流密度i
a2
的比值。

思考题
3.不锈钢按组织分类可以分为哪几类，各举出他们的耐腐蚀性
如何，并举例。

4. 1Cr18Ni9不锈钢和1Cr17不锈钢的晶间腐蚀原理有何不同，
采取什么热处理方法可以消除晶间腐蚀的感性？。