过程装备腐蚀与防护课件-第一章

1.3 析氢腐蚀和耗氧腐蚀
阴极过程各具特点的两种最为常见的腐蚀体系 析氢腐蚀： 溶液中的氢离子作为去极剂，在阴极上放电，促使 金属阳极溶解过程持续进行而引起的金属腐蚀 耗氧腐蚀：
阴极上耗氧反应的进行，促使阳极金属不断溶解， 引起的金属腐蚀
1.3.1析氢腐蚀 （腐蚀电池中的阳极电位低于阴极的析氢电极电位）
金属表面电化学不均一性的主要原因： 化学成分不均一；组织结构不均一；物理状态 不均一；表面膜不完整
腐蚀电池实质是一个短路的 原电池 宏观腐蚀电池和微电池工作 原理完全相同 阳极过程、阴极过程和电流 流动三个环节缺一不可
小结 ：

理解腐蚀的概念 掌握电化学腐蚀的基本原理 作业：-----

第二节 腐 蚀 速 度
大 气 腐 蚀
土 壤 腐 蚀
电 解 质 溶 液 腐 蚀
熔 融 盐 中 的 腐 蚀
高 温 气 体 腐 蚀
应 力 腐 蚀
疲 劳 腐 蚀
磨 损 腐 蚀
小 孔 腐 蚀
晶 间 腐 蚀
缝 隙 腐 蚀
电 偶 腐 蚀
其
它
第一章 金属电化学腐蚀基本原理

1.1 电化学腐蚀的趋势

1.2 腐蚀速度
1.3 析氢腐蚀和耗氧腐蚀 1.4 金属的钝性


（一） 金属的电化学腐蚀历程：
（二）金属与溶液的界面特性-双电层：
第一类双电层
第二类双电层
第三类双电层
I: II:
金属离子和极性水分子之间的水化力 > 金属离子与电子之间的结合力 金属离子和极性水分子之间的水化力 < 金属离子与电子之间的结合力
III: 金属离子和极性水分子之间的水化力 ≈ 金属离子与电子之间的结合力
单一金属在电解wenku.baidu.com溶液中实测的极极化曲线：
混合电位
腐蚀极化图的应用： 1、判断腐蚀过程的控制因素 （1）
腐蚀极化图的应用：
（3）直观地分析比较不同腐蚀系统的初始电位差以 及电极的极化性能对腐蚀电流的影响
腐蚀极化图的应用：
2、确定金属的腐蚀速度 利用极化曲线外延法求自腐 蚀电流，是用电化学技术确 定金属腐蚀速度的方法之一
绪 论
1. 腐蚀的危害性与控制腐蚀的重要意义
2. 设计者掌握腐蚀基本知识的必要性 延长设备使用寿命 避免事故的发生 节约维修费用
腐蚀控制措施：补救性控制 预防性控制 3. 腐蚀的定义与分类
腐 蚀
金 属 腐 蚀
机 理 破坏 特征
非金属腐蚀
腐蚀 环境
化 学 腐 蚀
电 化 学 腐 蚀
全 面 腐 蚀
局 部 腐 蚀
（1）水化氢离子迁移、对流、扩散到阴极表面 H3O+ → 阴极表面 （2）水化氢离子脱水后，放电成为氢原子，被吸附在金属上 H3O+ → H + + H2O H+ +e→M－H吸附 （3）复合脱附或电化学脱附后氢原子结合成氢分子 （M－H吸附）+（ M－H吸附） 复合脱附 H2
（M－H吸附）+（ M－H吸附）
电化学脱附
H2
（4）电极表面的氢分子通过扩散、聚集成氢气泡逸出
与电极材料、表面 状态，溶液的组成 、浓度、温度有关
塔菲尔公式
氢的超电压的影响因素： 与电极材料的种类有关：详见P28，Fig.1-27 与电极的表面状态有关：粗糙的表面低于光滑表面
与溶液的PH值有关：酸性溶液中: 碱性溶液中:
与溶液的温度有关：
各类双电层的特点：
双电层两层 “极板”分处于不同的两相-金属相 和电解质溶液中 双电层的内层有过剩的电子或阳离子，当系统形 成回路时，电子即可沿导线流入或流出电极 双电层犹如平板电容器。 电跃位：双电层的形成必然在界面 引起电位跃，总的电位跃=紧密层 电位跃+分散层电位跃； 当金属侧带负电时，电位跃<0; 金属侧带正电时，电位跃>0
腐蚀极化图的应用：
3、多电极系统图解分析

系统的总电位
极性的确定


腐蚀电流的确定
多电极系统的工作特性
多电极系统的 总的腐蚀电流
腐蚀速度计算与耐蚀性评定： （1）腐蚀速度的计算： 金属溶解的数量与电量的关系遵循法拉第定律：
腐蚀速度计算与耐蚀性评定：
（2）耐蚀性能的评定 重量法：
深度法：
容量法、机械变化率，电阻变化率
（三）电极电位：

平衡电极电位：金属浸入含有同种金属离子的溶液中；
非平衡电极电位：金属浸入不含同种金属离子的溶液中 气体电极的平衡电位：
氢电极

一种特殊的气体电极， 相当重要！ 在电化学中用氢电极作为标准电极，即 设定其电极电势为零； 其他电极与之相比较来确定其相对于标 准氢电极的电极电势。

电极电位的测量：
注意：
电极电位均为相对值
注名所用参比电极的 名称 （标准氢电极除外）
（四）金属电化学腐蚀的热力学条件：

阳极溶解反应自发进行的条件：

阴极去极化反应自发进行的条件：

电化学腐蚀持续进行的条件:
(五）腐蚀电池：
宏观腐蚀电池： 阴阳两级可以用肉眼或不大于10倍的放大镜分辨 出来（异种金属偶接；浓度差、温度差） 微电池： 阴阳两级无法凭肉眼分辨（金属或合金表面因 电化学不均一而存在大量微小的阴极和阳极）

一、极化与超电压
二、极化曲线和极化图 三、腐蚀极化图的应用 四、腐蚀速度计算与耐蚀性评定



极化现象：
电池工作过程中由于电流流动而引起电极电位偏离初 始值的现象，称为极化现象
只要阴阳两极之间有电流流动，必然出现极化现象。 由于电化学反应与电子迁移速度差异引起电位的降低 升高。

电化学极化 浓差极化
膜阻极化
超电压： 腐蚀电池工作时，由于极化作用使阴极或阳极 电位偏离初始电位的绝对值。定量的反应出极化的 程度
电化学超电压：由电化学极化引起的电位偏离值 （材料的种类，电流密度，溶液的组成，温度有关）
扩散超电压：由浓差极化引起电位的偏离值
膜阻超电压：膜阻引起的阳极极化程度
去极化作用：
凡是能够减弱或消除极化过程的作用称为去极化作用。
与某些添加剂有关：如缓蚀剂，胺、醛类等有机物 质
析氢腐蚀的特点：

阴极材料的性质对腐蚀速度影响很大 溶液的流动状态对腐蚀速度影响不大
阴极去极化作用：
在溶液中增加去极剂（H+ 、O2等）的浓度、升温、搅 拌、其它降低活化超电压的措施
阳极去极化作用： 搅拌、升温、在溶液中加入络合剂或沉淀剂
极化曲线和极化图：
表示极化电位与极化电流或极化电流密度之间关系的曲线
极化曲线测定装置见教材P18，Fig.1-12
腐蚀极化图：
理论最大电流Imax， 腐蚀电位Ecorr