第2章腐蚀电化学原理简介PPT课件

形成腐蚀电池并不是造成腐蚀的根本原因，只要材料与环境 介质接触，形成热力学不稳定的体系，就会在释放化学能的 推动下，使金属转变为离子溶解（即发生腐蚀）。
腐蚀反应中释放的化学能又是从何而来的？
形成腐蚀电池确实对腐蚀有加速作用。在腐蚀控制工作中仍 然要注意防止形成腐蚀电池，或减小腐蚀电池的推动力。
Zn+2H+→Zn2++H2↑
电流的流动
金属中：电子从阳极流向阴极。
形 溶液中：离子迁移。阳离子从阳极区向阴极区迁移，阴离子从
成
阴极区向阳极区迁移。
回 路
阳极：发生氧化反应
阴极：发生还原反应
中国民航大学 理学院 2010/8/14
5
A
k
e
-
+
化学 Zn
Cu
势能2H+
Zn2+
SO42-
电池工作的推动力是电池反应的化学势能，即反应物和反应 产物之间的化学势差。
化学势能与构成电池的两个电极的电位差成正比。
ΔrGm=-nFE
中国民航大学 理学院 2010/8/14
6
2.1 腐蚀电池
-+
Zn Cu e
Zn2+
2H+ SO42-
◦ 把Zn-Cu原电池短路，电池仍可以持续工作。
电池工作的结果仅造成Zn被溶解（腐蚀），不能输出有用的 电功
形成了腐蚀原电池（可简称腐蚀电池）。电化学腐蚀是以腐 蚀电池工作的方式完成的
中国民航大学 理学院 2010/8/14
10
2.1 腐蚀电池
2.1.2 腐蚀电池的类型
◦ 按组成腐蚀电池的阴极、阳极的大小：
宏观腐蚀电池：阳极区和阴极区尺寸较大，区分明显，多数 情况下肉眼可辨。
1. 电偶电池：两种不同的金属短路接触，浸入连续的电解质溶液中。 如钢铁部件用铜铆钉连接，连接区存有积水的情况。
反应的中间产物——离子与水分子形成水合离子，降低了离 子的能量，降低了反应的活化能。
电化学腐蚀比化学腐蚀更容易发生。大多数的腐蚀现象都属 于电化学腐蚀。
中国民航大学 理学院 2010/8/14
9
2.1 腐蚀电池
◦ 几个要点
腐蚀电池是电极短路的电池。腐蚀电池不能对外输出电能， 电池反应释放的化学能全部以热能的形式散失。腐蚀电池工 作的结果只造成材料的损失。
中国民航大学 理学院 2010/8/14
11
2. 浓差电池：同一金属浸入同一种溶液中，不同局部的氧化剂浓度 不同，也可形成腐蚀电池。如“水线腐蚀”。
空气
氧浓度高 电位高
氧浓度低 电位低
水
腐蚀
钢 铁
中国民航大学 理学院 2010/8/14
12
2.1 腐蚀电池
3. 温差电池：金属两端的温度不同，也会在两端产生电位差，使金 属腐蚀。如“热偶腐蚀”。
飞机腐蚀与防护
第2章 腐蚀电化学原理简介
中国民航大学 理学院 2010/8/14
1
第2章 腐蚀电化学原理简介
飞机结构的常见腐蚀现象，都属于电化学腐蚀。解 释这种腐蚀发生的机理，研究影响腐蚀发生和发展 的影响因素，必须应用电化学原理。应用电化学原 理研究金属材料的腐蚀问题，就产生了腐蚀电化学。
腐蚀电化学的基础包括热力学和动力学两部分内容。
SO42-
2H+
Zn2+
e
Zn FeZn7
中国民航大学 理学院 2010/8/14
14
2.1 腐蚀电池
2. 金属组织结构不均匀产生的微电池。金属的晶粒与晶界之间、 各种不同相之间电位有差异。一般来说，晶界的电位较低， 形成微电池的阳极区，产生晶间腐蚀。
中国民航大学 理学院 2010/8/14
15
2.1 腐蚀电池
Zn上发生氧化反应，是阳极： Zn→Zn2++2e
Cu上发生还原反应，是阴极： 2H++2e→H2↑
什么是正极和负极，什么是阴极和阳极？ 什么情况下正极是阳极，什么情况下正 极是阴极？
A
k
e
-
+
Zn
Cu
2H+ Zn2+
SO42-
中国民航大学 理学院 2010/8/14
4
2.1 腐蚀电池
总反应（电池反应） = 阳极反应 + 阴极反应
中国民航大学 理学院 2010/8/14
2
热力学
研究推动力、 趋势、可能 H 性等问题
动力学
研究反应
过程、机
H
理、影响
因素、阻 力等问题
H
H
中国民航大学 理学院 2010/8/14
3
2.1 腐蚀电池
2.1.1 腐蚀电池及其工作历程
◦ Zn-Cu原电池模型
现象：电池中Zn的溶解速度比孤立的 Zn片快；外电路中有电流，Cu上有氢 气析出。
中国民航大学 理学院 2010/8/14
16
2.1 腐蚀电池
◦ 总结：
形成腐蚀电池的原因：
电化学不均匀性是形成腐蚀电池的根本原因：金属表面上的物理 性质或化学性质、金属各部位所接触的介质的物理性质或化学性 质不同，使表面各点的电极电位不等。
4. 杂散电流腐蚀（stray current corrosion）：地铁线路等直流 电源漏电会使与之相邻的金属发生腐蚀。
中国民航大学 理学院 2010/8/14
13
2.1 腐蚀电池
微观腐蚀电池
1. 金属化学成分不均匀产生的微电池。常用的金属材料大多是 合金。合金中存在各种化学成分不同的相（析出相或杂质 相），不同的相在电解质溶液中会形成微阴极和微阳极。微 阴极加快金属的腐蚀。
应是环境中的氧化剂（习惯上称去极化剂）的还原反应。 两个电极反应是共轭关系，即阳极失去的电子等量地被阴极
反应消耗。 金属的腐蚀速度、阴极去极化剂的还原速度和通过的电流之
间符合法拉第定律。
中国民航大学 理学院 2010/8/14
8
2.1 腐蚀电池
◦ 电化学腐蚀的特点
金属材料失去电子的反应，和氧化剂得到电子的反应在不同 位置分别发生，氧化-还原反应所需的电子通过金属导体传 递——不需要金属原子与氧化剂原子发生直接碰撞。
中国民航大学 理学院 2010/8/14
7
2.1 腐蚀电池
◦ 腐蚀电池：电化学腐蚀是通过一种阴阳极短路的原电池反 应发生的，这种特殊的原电池称为腐蚀电池。
腐蚀电池不做有用功，只造成金属的腐蚀。 腐蚀电池的电极反应、电池反应和推动力与一般原电池相同。 两个电极反应，阳极反应造成金属溶解（或腐蚀），阴极反
3. 金属表面物理状态不均匀构成的微电池。机械加工过程中，局 部形变的不均匀或应力的不均匀，引起局部微电池产生腐蚀。 变形较大或受力较大的部分面膜不完整构成微电池。氧化膜、沉淀物膜、漆膜等上 的孔隙、裂纹等处裸露出金属本体，相对膜完整处电位较低， 形成微电池的阳极。