电化学-第六章金属腐蚀与防护(极力推荐)

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1、第六章第六章 金属腐蚀与防护金属腐蚀与防护 6.1 概述概述6.2 腐蚀原电池腐蚀原电池6.3 共轭体系与腐蚀电位共轭体系与腐蚀电位6.4 活化极化控制的腐蚀体系活化极化控制的腐蚀体系6.5 析氢腐蚀与吸氧腐蚀析氢腐蚀与吸氧腐蚀6.6 金属的钝化金属的钝化6.7 常见的局部腐蚀常见的局部腐蚀6.8 金属腐蚀的防护方法金属腐蚀的防护方法6.1.1 腐蚀与防护的重要性腐蚀与防护的重要性腐蚀定义：腐蚀定义： Corrosion is the disintegration of an engineered material into its constituent atoms due to chemi

2、cal reactions with its surroundings. 由于由于材料材料和它和它所处的环境所处的环境发生反应发生反应而使而使材料材料和它的性质和它的性质发生恶化的现象。发生恶化的现象。 由于物质与周围环境之间作用而产生的损坏。由于物质与周围环境之间作用而产生的损坏。6.1.1 腐蚀与防护的重要性腐蚀与防护的重要性金属腐蚀金属腐蚀 金属与周围的介质接触时，由于发生化学作金属与周围的介质接触时，由于发生化学作用或电化学作用而引起金属的破坏。用或电化学作用而引起金属的破坏。注意注意： 还应当包括物理作用，如金属与汞形成汞齐。还应当包括物理作用，如金属与汞形成汞齐。v世界各国每年因腐

3、蚀造成的直接经济损失约占其国民生世界各国每年因腐蚀造成的直接经济损失约占其国民生产总值的产总值的2%-4%； v1998年美国因腐蚀带来的直接经济损失达年美国因腐蚀带来的直接经济损失达2757亿美元，亿美元，占国民生产总值的占国民生产总值的3.14%，v我国我国2008年年GDP已经超过已经超过30万亿元，腐蚀损失也超过了万亿元，腐蚀损失也超过了9000亿元。亿元。 除直接经济损失外，腐蚀引发的除直接经济损失外，腐蚀引发的安全问题安全问题以及所带来以及所带来的的环境问题环境问题造成的间接损失则无法准确估计。造成的间接损失则无法准确估计。 充分利用现有防护技术可充分利用现有防护技术可减少减少1/

4、3的损失的损失。因此，进行。因此，进行材料腐蚀机理与防护技术的研究，具有重要的经济意义与材料腐蚀机理与防护技术的研究，具有重要的经济意义与社会意义。社会意义。6.1.2 金属的腐蚀过程金属的腐蚀过程 能量的差异是产生腐蚀反应的驱动力，而腐蚀能量的差异是产生腐蚀反应的驱动力，而腐蚀过程就是释放能量的过程。伴随着腐蚀过程的进行，过程就是释放能量的过程。伴随着腐蚀过程的进行，将会导致腐蚀体系自由能的减少，故它是一个将会导致腐蚀体系自由能的减少，故它是一个自发自发过程过程。金属的腐蚀过程总的可以表示为：金属的腐蚀过程总的可以表示为：金属材料金属材料+腐蚀介质腐蚀介质 腐蚀产物腐蚀产物至少包括以下三个基

5、本过程：至少包括以下三个基本过程：（1）腐蚀介质向界面迁移）腐蚀介质向界面迁移（2）在相界面上进行反应）在相界面上进行反应（3）腐蚀产物由相界面迁移到介质中去或）腐蚀产物由相界面迁移到介质中去或在金属表面形成覆盖膜。在金属表面形成覆盖膜。6.1.3 金属腐蚀的分类金属腐蚀的分类（1）根据腐蚀环境分类）根据腐蚀环境分类 化学介质化学介质腐蚀、腐蚀、大气大气腐蚀、腐蚀、土壤土壤腐蚀、腐蚀、海水海水腐蚀等。这种分类方法不够严格，但可按照金属腐蚀等。这种分类方法不够严格，但可按照金属所处的环境去认识腐蚀的规律。所处的环境去认识腐蚀的规律。（2）根据腐蚀机理分类）根据腐蚀机理分类化学腐蚀化学腐蚀：单纯由

6、于化学作用而引起的腐蚀：单纯由于化学作用而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。如高温腐蚀和无导电的非水溶叫做化学腐蚀。如高温腐蚀和无导电的非水溶液中的腐蚀。液中的腐蚀。电化学腐蚀电化学腐蚀：金属与电解质溶液接触时，由：金属与电解质溶液接触时，由电化学作用而引起的腐蚀叫做电化学作用而引起的腐蚀叫做电化学腐蚀电化学腐蚀。金。金属在大气、土壤、海水中、人体内以及绝大多属在大气、土壤、海水中、人体内以及绝大多数工业介质中的腐蚀都是电化学腐蚀。数工业介质中的腐蚀都是电化学腐蚀。金属腐蚀示意图金属腐蚀示意图（3）根据腐蚀的形态分类）根据腐蚀的形态分类均匀腐蚀均匀腐蚀： 腐蚀在整个金属表面进行，无论从宏观还是腐蚀在整个

7、金属表面进行，无论从宏观还是微观上都无法区分阳极区与阴极区。宏观上金属微观上都无法区分阳极区与阴极区。宏观上金属的自溶解的自溶解均匀均匀地进行。地进行。局部腐蚀局部腐蚀： 腐蚀只集中于金属表面局部区域，其它区域腐蚀只集中于金属表面局部区域，其它区域几乎不腐蚀。如不锈钢与铝合金在含几乎不腐蚀。如不锈钢与铝合金在含Cl-介质中发介质中发生的生的点蚀点蚀。 局部腐蚀的阴、阳极区可以分开局部腐蚀的阴、阳极区可以分开，至少在微，至少在微观上可以区分。而且大多数都是阳极区面积小，观上可以区分。而且大多数都是阳极区面积小，阴极区的面积相对很大。阴极区的面积相对很大。因而金属局部区域的溶因而金属局部区域的溶解

8、速度远远大于全面腐蚀的溶解速度。解速度远远大于全面腐蚀的溶解速度。6.1.4 金属腐蚀速度的表示方法金属腐蚀速度的表示方法 对于均匀腐蚀，通常可采用对于均匀腐蚀，通常可采用重量指标重量指标、深度指深度指标标、电流指标电流指标，并以，并以平均腐蚀速率平均腐蚀速率的形式表示。的形式表示。（1 1）重量指标）重量指标 g g: : 单位面积、单位时间内的重量损失（失重）。单位面积、单位时间内的重量损失（失重）。 单位：克单位：克.米米-2.小时小时-1tswwg10（2 2）深度指标）深度指标 L L： 单位时间、单位面积的金属厚度的减少。单位时间、单位面积的金属厚度的减少。 单位：毫米单位：毫米/

9、年年克克/厘米厘米3我国部颁标准：我国部颁标准： L0.076 mm/a76. 810100365242ggL（3）电流指标）电流指标ia： 金属电化学腐蚀过程的阳极电流密度。可以金属电化学腐蚀过程的阳极电流密度。可以用法拉第定律将电流指标和重量指标联系起来。用法拉第定律将电流指标和重量指标联系起来。单位：安培单位：安培/厘米厘米2A：摩尔质量：摩尔质量n: 离子电荷数离子电荷数4108 .26gaAni6.1.5 腐蚀科学的研究内容和任务腐蚀科学的研究内容和任务 （1）研究并确定材料在环境的物理、化学作）研究并确定材料在环境的物理、化学作用下被破坏的普遍规律用下被破坏的普遍规律 腐蚀电化学、

10、腐蚀电化学、 高温腐蚀、局部腐蚀高温腐蚀、局部腐蚀等等（2）控制腐蚀的方法研究）控制腐蚀的方法研究 电化学保护、缓蚀剂、覆盖层电化学保护、缓蚀剂、覆盖层等等6.2.1 腐蚀原电池中的进行过程腐蚀原电池中的进行过程 金属在电解质介质中的腐蚀，是以电化学金属在电解质介质中的腐蚀，是以电化学腐蚀的机理进行的，即在金属表面形成了腐蚀的机理进行的，即在金属表面形成了腐蚀腐蚀原电池原电池。 腐蚀原电池是一种腐蚀原电池是一种短路的原电池短路的原电池，其包括，其包括以下三个基本过程：以下三个基本过程：阳极过程、阴极过程、电阳极过程、阴极过程、电流流动流流动。腐蚀原电池中的三个过程腐蚀原电池中的三个过程（1）阳

11、极过程：）阳极过程：金属的溶解，以金属离子的形式进金属的溶解，以金属离子的形式进入介质，并将电子留在金属表面。入介质，并将电子留在金属表面。 M Mn+ + ne-（2）阴极过程：）阴极过程：从阳极流过来的电子被电解质中能从阳极流过来的电子被电解质中能够吸收电子的氧化性物质（够吸收电子的氧化性物质（D）接受，通常为）接受，通常为O2、H+。通常将这种氧化性物质称为通常将这种氧化性物质称为“去极化剂去极化剂”。 D + ne- D. ne-（3）电流的流动：）电流的流动：在在金属内部金属内部（相当于短接的（相当于短接的导线）以电子为载体，电流由正极流向负极，导线）以电子为载体，电流由正极流向负极