西安工业大学金属的腐蚀与防护知识点总结

腐蚀的定义（条件的三个关键词）:金属腐蚀是金属在周围介质（通常是液体或者气体）的作用下，由于他们之间所产生的化学、电化学反应、或者物理溶解作用而引起的破坏或者变质。

（材料、环境、界面反应）*金属发生腐蚀必须有外部介质的作用，单纯机械作用引起的金属磨损显然不属于腐蚀的范畴，同理熔化、蒸发、断裂等也不属于腐蚀。

金属腐蚀的特点：自发性、普遍性材料腐蚀（包括非金属材料）：材料收环境介质的化学、电化学和物理溶解作用而产生的破坏或者变质的现象腐蚀的分类：1．根据腐蚀过程的历程分类a)化学腐蚀i.定义:金属在干燥气体（或高温气体）的作用下的腐蚀和金属在非电解质溶液中的腐蚀ii.历程特点：金属表面的原子与氧化剂直接发生氧化还原反应而形成腐蚀产物，电子在金属和氧化剂之间直接传递，无腐蚀电流的产生iii.特点：发生在不导电、不电离的环境中、且在同一部发生b)电化学腐蚀i.定义：金属表面与电解质溶液发生电化学反应而引起的破坏；ii.特点：该腐蚀反应过程中至少有一个阳极反应和一个阴极反应，在反应过程中发生电荷转移，伴有电流产生。

iii.本质：是一个短路的原电池，只能导致金属材料破坏而不能对外界做功的短路原电池c)物理溶解腐蚀i.定义：金属因单纯的物理溶解作用而引起的破坏ii.举例：用来盛放熔融钠的不锈钢容器可以被液态钠溶解而发生破坏2．根据腐蚀破坏形式分类a)全面腐蚀i.定义：指腐蚀发生在整个金属表面上，可以使均匀性的，也可以是不均匀性的。

ii.特点：发生全面腐蚀时金属在表面上各个部分的腐蚀速率基本相同。

iii.举例：碳钢在强酸、强碱中发生的腐蚀；钢材在大气中的锈蚀b)局部腐蚀i.定义：是相对于全面腐蚀而言，腐蚀主要集中在或局限在金属的某一特定部位，而其它部位几乎未被腐蚀（这也是特点）ii.常见局部腐蚀：点腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀断裂、腐蚀疲劳及氢脆。

（常见八大局部腐蚀）3．根据腐蚀环境分类a)干腐蚀i.定义：金属在干燥环境中的腐蚀ii.举例：金属在干燥气体中的腐蚀（氧化）b)湿腐蚀i.定义：金属在湿的环境中发生的腐蚀4．根据腐蚀的温度分类a)常温腐蚀：在常温条件下，金属与环境介质发生化学或电化学反应引起的破坏b)高温腐蚀：是指在高温（>100o C）条件下金属发生的腐蚀腐蚀速率的表示方法：1.失重法和增重法a)失重法（腐蚀以后重量减少）：b)增重法（腐蚀以后重量增加）：m:质量单位：g、S:面积单位：m2,t:腐蚀时间单位：h2.由腐蚀深度来表示腐蚀速率将构件的质量损失换算成腐蚀深度的公式为：V L:为用腐蚀深度表示的腐蚀速率mm/a（a表示年）v –：表示用质量损失表示的腐蚀速率，g/(m2),为金属密度，g/m3工程上常常以每年密尔数表示腐蚀速率（mil/a）。

密尔单位与公制单位的换算关系为：1mil/a = 0.025mm/a=25μm/a3.由电流密度来表示腐蚀速率I A =A为金属原子量，n为金属的化合价，26.8为法拉第常数，A·h腐蚀原电池的定义：只能导致金属材料破坏而不能对外界做功的短路原电池腐蚀原电池和原电池的区别：相同点1.均有氧化还原反应发生2.均为自发反应不同点；1.原电池的氧化还原反应是分开进行的,即阳极氧化,阴极还原；而腐蚀电池则是在发生腐蚀的位置同时同地进行反应2.原电池是特殊的异相催化反应,受电极界面双电层影响较大3.原电池中物质进行转变过程中有电子通过外电路腐蚀电池的产生原因：1.内因a)成分不均匀b)表面状态不均匀c)组织结构不均匀d)应力和应变不均匀e)“亚微观”不均匀2.外因a)金属离子浓度b)氧浓度差异5．化学腐蚀和电化学腐蚀的区别：6．腐蚀电池的工作过程：a)阳极过程（发生氧化反应的过程）i.金属变成水合离子转入溶液中，即发生金属的溶解，同时在金属上留下等量的自由电子b)电子的流动i.电子从阳极流向阴极（在金属中依靠电子从阳极经导线流向阴极，在电解质溶液中依靠离子的迁移），形成回路c)阴极过程（发生还原反应的过程）溶液中的某些离子、原子和分子在阴极上发生还原反应，中和掉从阳极流入的电子*腐蚀电池的三个过程是相互联系的，缺一不可。

如果其中一个环节停止进行，则整个腐蚀过程也就停止7．腐蚀电池的组成条件：a)电位差b)短路相接c)置于电解液中8．电化学腐蚀热力学：a)热力学判据（判断腐蚀能否发生的依据）i.材料的氧化还原反应的平衡点击电位比氧化剂反应的平衡电极电位低的时候，材料的腐蚀会自发进行，否则不会发生腐蚀b)双电层概念i.在静电作用下,电极相所带的电荷是集中在电极表面的,而溶液中的带异号电荷的离子,一方面受到电极表面电荷的吸引,趋向于排列在紧靠电极表面附近；另一方面,由于离子的热运动使这种集中于电极表面附近离子又会向远离电极的方向分散,当静电吸引与热运动分散平衡时,在电极与溶液界面处就形成了一个双电层.c)双电层作用i.双电层是引起电极电位的条件d)电极电位i.电极反应1.在金属与溶液界面上进行的电化学反应ii.电极电位1.电极反应导致在金属和溶液的界面上形成双电层2.双电层两侧的电位差，即为电极电位，又称绝对电极电位e)电极i.定义：电子导体与离子导体（液、固体电解质）相互接触，并有电子在两相之间迁移而发生氧化还原反应的体系ii.分类1.单电极（也称之为可逆电极）a)在电极的相界面上发生唯一的电极反应b)单电极包括金属电极、气体电极和氧化还原电极c)单电极往往可以实现电子交换和物质交换平衡，也称可逆电极d)有平衡电位2.多重电极a)可以在一个电极上同时发生两个或两个以上的电极反应b)一般均不是可逆电极，无平衡电位可言，只能建立非平衡电位f)平衡电位和标准电极电位i.当金属浸在同种金属离子的溶液中发生唯一的一种电极反应，且金属的溶解速率等于金属离子的沉积速度时候，将这种电位成为平衡电位ii.在标准状态下，当该金属离子活度为1，温度为298k，气体分压为100MPa 时，金属的平衡电位称为该金属的标准电极电位9．电位-pH图a)电位-pH图的绘制步骤i.列出有关物质的各种存在状态以及它们的标准生成自由能或标准化学位值ii.列出各种有关物质之间有可能发生的化学反应平衡方程式，并计算相应的电位或pH表达式。

为与相对电极电位的规定一致，把电极反应咧成氧化的形式iii.在电位-pH坐标图上画出各种反应对应的平衡线，最后汇总得到综合的电位-pH图b)PH图的应用i.预测反应的自发方向，熊热力学上判断材料腐蚀的趋势ii.估计腐蚀产物的成分iii.预测减缓或防止腐蚀的环境因素，选择控制材料腐蚀的途径c)如何建立ph与电位的关系i.通过能斯特的计算通式获取ph与电位关系10．电化学腐蚀动力学a)极化i.由于电击伤有净电流通过，电极电位显著偏离了未通电时候的开路电位（平衡电位或非平衡的稳态电位）的现象ii.过电位：某一极化电流下发生的电极电位E偏离于原电极平衡电位Ee变化值得绝对值，称作该电极反应的过电位，用η表示iii.阳极极化：电流通过阳极时，阳极电位朝正的方向变化的现象iv.阴极极化：电流通过阴时，阴电位朝负方向变化的现象不论阳极极化或者阴极极化。

电极反应的过电位都是正值v.极化对腐蚀速率的影响:1.阳极极化和阴极极化都是的腐蚀电池两极之间的电位差减小，导致通过腐蚀电池的电流减弱，降低腐蚀效率vi.去极化：把能降低电极极化的各种因素成为去极化因素，降低电极极化就是去极化b)极化产生的原因i.阳极极化原因1.活化极化（电化学极化）一般情况下，阳极金属离子进入溶液的速度小于从阳极流出的速度，使得阳极表面负电荷减少而正电荷积累，电位向正的方向变化，这种由于电化学过程进行缓慢而引起电位变正的极化成为阳极的电化学极化。

2.浓差极化金属离子化后，首先溶入阳极表面附近的液层中，然后通过扩散进入溶液本体，通常离子向溶液中扩散的速度小于电化学反应生成离子的速度，在阳极表面液层中金属离子浓积。

这种由于金属离子的浓度差引起的阳极极化称为浓差极化3.电阻极化在阳极过程中，由于某种机制在金属表面上形成钝化膜，阳极过程受阻，使得金属的溶解速率显著降低，此时阳极电位剧烈地向正的方向移动，由此引起的极化称为电阻极化*可见，阳极极化越大，说明阳极过程中受到阻滞越严重，阳极极化对抑制，降低腐蚀速率是有利的，反之消除阳极极化就会促进阳极极化过程进行，加速腐蚀，消除阳极极化的过程，称之为阳极化去极化ii.阴极极化原因1.阴极电化学极化通常氧化剂在阴极于电子组合的还原反应速度小于电子由阳极流来的速度，造成电子在阴极积累，于是电位变负，导致阴极表面剩余电子积累，电子密度升高，结果使得阴极电位越来越负，产生阴极极化2.阴极浓度差极化在某些条件下，溶液中的溶解氧通过扩散抵达阴极的速度小于阴极还原反应的速度，导致阴极电子积累，电位变负。

同阴极反应产物离开阴极速度太慢，也会使阴极电位变负造成阴极的浓差极化*阴极极化表示阴极过程受到阻滞，来自阳极的电子不能及时被吸收，从而阻滞金属腐蚀进行。

消除阴极极化的过程叫阴极去极化。

由于阴极去极化作用，阳极过程可以顺利进行，可以维持或加速腐蚀过程11．极化曲线a)极化曲线的参数i.极化率电极电位随着电流密度的变化率（极化曲线的斜率）为极化率ii.过电位b)极化曲线的应用极化率低的曲线趋势趋于平坦，表示电极电位随极化电流密度的变化较小，即材料的极化性能较弱，电极过程易于进行；反之，极化率越高，极化曲线越陡峭，表明材料的极化性能越强，电极过程进行的阻力越大12．简化极化图a)定义：不考虑电位随电流的变化细节，可将两个电极反应所对应的阴极，阳极极化曲线简化成织金县花在一张图上，这种简化了的图成为Evan腐蚀简化极化图b)简化腐蚀极化图的应用i.用来判断腐蚀的控制因素ii.说明金属的电极电位与腐蚀电流密度的关系1.在其他条件完全相同的情况下，初始电位差越大，最大腐蚀电流密度越大2.若金属的阳极化较小，当阴极反应及其极化曲线相同时候，则腐蚀电流密度与其平衡电位有直接关系，金属的电位越负，其腐蚀电流密度越大。

iii.说明极化率与腐蚀电流密度的关系1.在腐蚀电池中，如果电阻很小，则极化率对腐蚀电流密度影响很大，在其他条件相同的情况下，极化率越小，腐蚀电流密度越大13．氢、氧去极化a)电化学腐蚀中除了去极化腐蚀以外还有什么反应b)氢去极化腐蚀i.定义:溶液中的氢离子作为去极化剂，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，也叫做析氢腐蚀ii.发生条件：只有当阳极的金属电位比较氢电极的平衡电位低的时候，才有可能发生氢去极化腐蚀iii.发生的步骤：1.水化氢离子迁移、对流、扩散并在电极表面脱水2.氢离子放电产生原子态氢3.氢原子成对结合为氢分子4.电极表面的氢分子通过扩散，聚集成氢气从表面逸出iv.影响氢去极化腐蚀的因素1.阴极材料的性质对腐蚀速率的影响很大2.溶液的流动状态对腐蚀的速率的影响较小3.阴极面积增加，腐蚀速率加快4.氢离子浓度增高（pH下降），温度升高均会促使氢去极化腐蚀加剧v.控制氢去极化腐蚀途径（减少和防止氢去极化腐蚀的途径）1.减小或消除金属中的有害杂质，特别是析氢过电位晓得阴极性杂质2.加入析氢过电位打的合金成分3.加入缓蚀剂4.降低活性阴离子成分c)氧的去极化腐蚀i.定义：在中性和碱性溶液中，一般金属腐蚀过程的阴极反应不是析氢反应；而是溶解在溶液中养的还原反应，此时作为腐蚀的去极化剂是杨分子。