金属腐蚀的基本原理腐蚀原理PPT课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
①阴极极化：当有电流通过时，阴极的电极电位向
负方向偏移的现象。
②阳极极化:当有电流通过时，阳极的电极电势向正
的方向偏移的现象。
第31页/共55页
极化的结果：阴极电位变得更负；阳极电位变得更正。
发生极化的根本原因：电极反应速度与电子迁移速度之间
的差异性。
极化曲线：描述电极电位与通过电极电流密度之间 关系的曲线。极化曲线越陡，表明电极材料的极化 性能越强，极化电阻越大，电极反应越难进行，反 之越易进行。
腐蚀电池分为宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池。 （一）宏观腐蚀电池：是指人们眼睛可以看得到电极的原电池，短
时间内可产生明显的局部腐蚀。
电偶腐蚀电池：当两种具有不同电极电位的金属互相接触或用 导线连接起来，并处于电解质溶液中时形成的电池。 浓差电池：当同一种金属不同部位所接触的介质具有不同浓 度，引起了电极电位的不同而形成的腐蚀电池。又分为俩种
PO 2 (COH )4
第20页/共55页
氧浓差电池实例
第21页/共55页
(2)金属离子浓差电池：同一金属与浓度不同的盐接触时形成 的电池。在这种电池中，金属与稀溶液接触的部位是阳极，与 浓溶液接触的部位是阴极。
第22页/共55页
补充(温差电池)： 浸在电解液中的金属，由于所处于温度的不同而形成的电池 为温差电池。它常常发生在换热器、蒸发器两端温差较大的 部位。 高温端：电位低为负极、该电极发生氧化反应，为阳极，该 部位的金属遭到腐蚀； 低温端：电位高为正极、该电极发生还原反应，为阴极，该 部位的金属受到保护。
Ⅱ
很耐蚀
3 0.005~0.01
Ⅲ
4 0.01~0.05
5 0.05~0. 1
耐蚀
Ⅳ
6 0. 1~0.5
7 0.5~1.0
尚耐蚀
Ⅴ
8 1.0~5.0
9 5.0~10.0
稍耐蚀
Ⅵ
10 >10.0
不耐蚀
第27页/共55页
注意：
工程实践结论：对于密度相近的金属常采用腐蚀的质量指标； 但对于密度不同的金属常采用腐蚀深度指标来表示腐蚀程度。
第12页/共55页
一些金属在某些介质中的平衡电位
第13页/共55页
腐蚀电位序的作用：预测在实际条件下发生腐蚀的行为。 腐蚀介质发生变化，金属的电极电位序也会跟着发生改变，
如在标准电位序中，Al为-1.66v， Zn为-0.76v，Al较Zn活泼， 易发生腐蚀；而将这两种金属都浸入3%的NaCl溶液中时，Al 为-0.63v，Zn为-0.83 v，Zn较Al活泼，易发生腐蚀。
混合电位理论：用来解释两个或两个以上的电极反应在电化 学反应过程中的极化作用的理论。
举纯锌在硫酸中的腐蚀来说明
第35页/共55页
1.4 .4 金属的钝化与阳极保护法（法拉第铁钝化实验）
金属的钝化：
钝化：某些金属或合金，由于其阳极过程受到阻滞，腐蚀速率下降，其 表面由"活化态"转变为"钝化态"的过程。
阳极：M→Mn++ne
第2页/共55页
阴极：D+ne→〔D .ne〕 去极剂（氧化剂）：在电化学反应中能够接受电 子的物质
去极剂的种类： 第一类是氢离子，还原生成氢气， 故又称之为析氢反应; 第二类是溶解在溶液中的氧，中性或碱性条件下 还原生成OH-，酸性条件下生成水，故又称之为吸 氧反应或耗氧反应; 第三类是氧化性的金属离子
第14页/共55页
§1.3 腐蚀电池
引言：复习原电池
将两个不同的电极用盐桥和导线连接起来就可以构成原电池 铜锌原电池
第15页/共55页
1.3 .1 腐蚀电池 腐蚀电池：电极电位不同的两电极浸入电解质溶液中形成闭合
回路即可构成腐蚀电池。腐蚀原电池就是一个不对外做功的短 路原电池。
铜与铁直接接触形成腐蚀电池
顺序排成序列。
第8页/共55页
标准电位序反映了金属的活泼性、耐腐蚀性：电位越
负的金属，越活泼，越易腐蚀，越易发生氧化反应而遭受腐 蚀；电位越正的金属，越不活泼，越耐腐蚀。
第9页/共55页
（2）利用能斯特方程判断金属的腐蚀倾向（金属表面裸露非标准
态平衡电极）
平衡电极与平衡电极电位 平衡电位可用能斯特方程计算
电极的极化：电极上有电流通过时，电极电位偏离其初始值
的现象。极化之后，阴阳极电位差比初始时小很多。
i
ieie Nhomakorabeae
+++++ +
阳极 —极
Mn+
e
Rn+ e
阴极
e
i
e e
+极
腐蚀原电池 e
φ φ阴0
φcorr
阴极过电位φ阴
φ阳0
φ阳
阳极过电位
I max I
原电池电极的极化曲线
第30页/共55页
1.4 .2 极化与去极化 R↓↓，腐蚀分原析电：池其的电电流位强差度E↓，电。流开I路I↑时，RE，极r 相化当作于用R加→强∞。，随I=着0；极随化程 度的提高，阴阳极彼此极化到同一电位，这一点为阴阳两电极极化曲线的 趋势交点，称作腐蚀电位φcorr，交点处所对应的电流称作理论最大腐蚀电 流Imax。 腐蚀电位φcorr(Corrosion Potential)：金属材料在特定的腐蚀环境中自发建 立的稳定的电极电位。
第6页/共55页
1.2 .3 腐蚀倾向的判断
（1）利用标准电极电位判断金属的腐蚀倾向（属表面裸露标准
态的平衡电极金）
标准电极
标准氢电极
标准氢电极的电极电位
第7页/共55页
电极电位的测量：在标准状态下，某电极与 标准氢电极组成原电池，所测得的电动势称为 该电极的氢标电极电位，简称电极电位。 标准电位序：将各种金属的标准电极电位按由小到大的
第25页/共55页
② 深度法：以腐蚀深度表示的平均腐蚀率；单位：mm/a
腐蚀深度影响构件的整体或局部的减薄程度，直接影响到构件的机械安 全性能、使用寿命。 为便于工程选材，常将金属材料的耐蚀性按腐蚀深度指标划分成若干等 级。不同国家的划分标准不同
我国金属耐腐蚀性能的四级标准
级别 腐蚀率(mm/a)
第16页/共55页
构成腐蚀电池的必要条件：
① 存在电位差； ② 要有电解质溶液存在； ③ 在腐蚀电池的阴、阳极之间，要有连续 传递电子的回路。
第17页/共55页
1.3 .2 腐蚀电池的作用
有利的作用：牺牲阳极保护阴极 有害的作用：腐蚀电极的阳极总是处于腐蚀状态
第18页/共55页
1.3 .3 腐蚀电池的类型
第33页/共55页
c. 电阻极化：电极表面生成钝化膜、氧化膜、沉淀膜等使腐蚀 电极反应强烈受阻。
去极化作用：用物理或化学的方法消除或降低极化现象。阳极
去极化加速氧化反应，阴极去极化加速还原反应。所以，去极化会导致加 速腐蚀。。
第34页/共55页
1.4 .3 混合电位理论及其应用(了解)
单一电极体系：是指一个电极表面只能进行一个电极反应的体 系
从腐蚀工程的观点来看，腐蚀深度指标更具实用价值，因为 其直接影响金属构件的使用寿命及安全状况。
第28页/共55页
③ 电流密度法：电化学腐蚀过程中，腐蚀的速率与电流密度
之间的关系表达式为：
v
A ia 104
nF
i 其中：A相对原子质量；F法拉第常数；n化合价； 为a阳
极电流密度
第29页/共55页
1.4 .2 影响腐蚀速率的因素--极化与去极化
第32页/共55页
影响极化大小的主要因素：电极材料、表面粗糙度、电流密度、 溶液组成、浓度、温度等。
极化的分类:
a. 浓差极化：电极上有电流通过时，由电极表面附近的反应 物或产物浓度变化引起的极化。
b. 电化学极化(活化极化)： 由电化学反应本身的迟缓性引起，阴极来不及消耗来自阳 极送来的电子，造成电子剩余，电位向负方向移动； 阳 极氧化反应的速度落后于电子流出阳极的速度，阳极电位 向正方向移动。
评价
1 <0.05 2 0.05~0.5 3 0.5~1.5 4 >1.5
优良 良好 可用，但腐蚀较重 不适用，腐蚀严重
日本金属耐蚀性的三级标准
级别 腐蚀率(mm/a)
适用范围
1 <0.1
用于严格要求耐蚀性的场合
2 0.1~1.0
用于不严格要求耐蚀性的场合
3 >1.0
耐蚀性差、实用价值低
第26页/共55页
（2）电化学钝化：采用外加阳极电流的方法，使金属由活化状态转变为 钝化状态的现象，也叫阳极钝化、阳极保护法。
按电化学钝化的难易程度由易到难排列： Ti<Al<不锈钢<Cr<Be(铍)<Mo<Mg<Ni<Co<Fe<Mn<Zn<Cu。
第37页/共55页
典型的应用--------阳极保护法： 在进行阳极保护时，首先要以足够大的阳极电流密度来
钝化的特征： ①金属的电极电位向正值方向移动； ②钝化只发生在金属表面； ③腐蚀速率显著降低。
第36页/共55页
金属的钝化分为电化学钝化和化学钝化。
（1）化学钝化：就是用化学方法使金属由活化状态转变为钝化状态的方 法。如铁在室温下、浓硝酸中的钝化；Mg在HF酸中的钝化；Ti、Al、Cr， 在空气、水及非氧化性的酸中，不需要外加电流就能自发的发生钝，称为 自钝化金属。
RT 氧化
Ee E ln
nF 还原
其中：F — 法拉第常数，F = 96485J·mol-1·V-1 n — 电极反应中转移的电子数
第10页/共55页
当体系处在常温下（T-298K）,能斯特方程可简化为
0.059
氧化
g Ee E
l
n
还原
物质的平均活度随各种物态而变
固态金属：还原 1
液态水： H 2O 1
液态离子：平均活度近似用摩尔浓度来表示 说明：平衡电位越负，越易发生氧化反应而作为阳极
第11页/共55页
（3）利用腐蚀电位顺序表判断金属的腐蚀倾向（非平衡电极） 非平衡电极与非平衡电极电位 非平衡电位只能用实测的方法计算 腐蚀电位序：将各种金属在某种介质中的非衡电位按 由小到大的顺序排列构成腐蚀电位序。
第19页/共55页
浓差电池
(1)氧浓差电池(又称充气差异电池)： 由于电解质溶液中氧的 浓度不同而形成的腐蚀电池。例如地下管网、海水中的钻井 平台等。再如置于静止的水中的铁桩，常发现其埋在砂土中 腐蚀的程度比在水中部分的严重。水线腐蚀和缝隙腐蚀。
Ee, O2 / OH
EO2 / 0H
0.059lg 4
第3页/共55页
§1.2 金属电化学腐蚀倾向的判断
引言：前面我们在绪论中讲金属腐蚀的本质是：金属由能量
高的单质状态自发地朝能量低的化合物转变。即我们可以用 金属化合物与金属单质之间的能量差值来判断金属腐蚀的倾 向。
第4页/共55页
1.2 .1 电极电位与物质能量之间的关系
E G nF
第5页/共55页
第一章 金属腐蚀的基本原理
通过前面的学习，我们清楚的知道，材料不仅 有金属还有非金属，但工程结构材料主要还是以 金属为主,所以我们这一章就学习金属腐蚀的基本 原理。 电化学腐蚀 ：金属在电解质溶液中发生的腐蚀 称为电化学腐蚀
第1页/共55页
§1.1 金属电化学腐蚀的电化学反应
一、电化学反应式
举例： 锌、铁等金属在酸性、中性和碱性 溶液中的电化反应方程式 结论：通常把氧化反应（即放出电子的反应）称为 阳极反应，把还原反应（即接受电子的反应）称为 阴极反应 电化学反应的通式：
1.2 .2 电极电位(E)
电极:电化学中，把金属与电解质溶液构成的体系称为电极体系
电位：单位正电荷有无穷远处移至该点，因反抗电场力
所做的电功即为该点的电位。
电极电位：电极系统中金属与溶液之间的电位差称为
该电极的电极电位，即E=E金属-E溶液
电极电位的形成——双电层结构（选学)
金属
金属
电解质溶液
电解质溶液
§1.4 金属电化学腐蚀的电动力学
引言：前面我们已从热力学观点讨论了金属发生电化学腐蚀的
原因，在这一节，将从电动力学观点讨论决定腐蚀速度的问题
1.4 .1 腐蚀速度
①重量法：以腐蚀前后金属质量的变化表示的平均腐蚀率；单位：
g/(m2•h)
失重法v-：适用于腐蚀产物在金属上的附着力小，易清除的场合。 增重法v+：适用于腐蚀产物在金属上的附着力大，难清除的场合。
美国金属耐蚀性的六级标准
级别 腐蚀率(mm/a) 相对腐蚀性
1 <0.02 2 0.02~0.1 3 0.1~0.5 4 0.5~1.0 5 1.0~5.0 6 >5.0
极好 较好
好 中等
差 不适用
前苏联金属耐腐蚀性的六类十级标准
类别 耐蚀等级 腐蚀率(mm/a) 评价
Ⅰ
1
<0.001
完全耐蚀
2
0.001~0.005
第23页/共55页
（二）微观腐蚀电池：是指阴、阳极很小，须从微观上
分的原电池。 形成腐蚀微电池的原因：金属表面上电化学的不均匀性，造成
区域电极电位差异。 具体如下： ① 化学组成上的不均匀性； ② 组织结构上的不均匀性； ③ 物理状态的不均匀性： ④ 其它：如电解质溶液的不均匀性
第24页/共55页
负方向偏移的现象。
②阳极极化:当有电流通过时，阳极的电极电势向正
的方向偏移的现象。
第31页/共55页
极化的结果：阴极电位变得更负；阳极电位变得更正。
发生极化的根本原因：电极反应速度与电子迁移速度之间
的差异性。
极化曲线：描述电极电位与通过电极电流密度之间 关系的曲线。极化曲线越陡，表明电极材料的极化 性能越强，极化电阻越大，电极反应越难进行，反 之越易进行。
腐蚀电池分为宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池。 （一）宏观腐蚀电池：是指人们眼睛可以看得到电极的原电池，短
时间内可产生明显的局部腐蚀。
电偶腐蚀电池：当两种具有不同电极电位的金属互相接触或用 导线连接起来，并处于电解质溶液中时形成的电池。 浓差电池：当同一种金属不同部位所接触的介质具有不同浓 度，引起了电极电位的不同而形成的腐蚀电池。又分为俩种
PO 2 (COH )4
第20页/共55页
氧浓差电池实例
第21页/共55页
(2)金属离子浓差电池：同一金属与浓度不同的盐接触时形成 的电池。在这种电池中，金属与稀溶液接触的部位是阳极，与 浓溶液接触的部位是阴极。
第22页/共55页
补充(温差电池)： 浸在电解液中的金属，由于所处于温度的不同而形成的电池 为温差电池。它常常发生在换热器、蒸发器两端温差较大的 部位。 高温端：电位低为负极、该电极发生氧化反应，为阳极，该 部位的金属遭到腐蚀； 低温端：电位高为正极、该电极发生还原反应，为阴极，该 部位的金属受到保护。
Ⅱ
很耐蚀
3 0.005~0.01
Ⅲ
4 0.01~0.05
5 0.05~0. 1
耐蚀
Ⅳ
6 0. 1~0.5
7 0.5~1.0
尚耐蚀
Ⅴ
8 1.0~5.0
9 5.0~10.0
稍耐蚀
Ⅵ
10 >10.0
不耐蚀
第27页/共55页
注意：
工程实践结论：对于密度相近的金属常采用腐蚀的质量指标； 但对于密度不同的金属常采用腐蚀深度指标来表示腐蚀程度。
第12页/共55页
一些金属在某些介质中的平衡电位
第13页/共55页
腐蚀电位序的作用：预测在实际条件下发生腐蚀的行为。 腐蚀介质发生变化，金属的电极电位序也会跟着发生改变，
如在标准电位序中，Al为-1.66v， Zn为-0.76v，Al较Zn活泼， 易发生腐蚀；而将这两种金属都浸入3%的NaCl溶液中时，Al 为-0.63v，Zn为-0.83 v，Zn较Al活泼，易发生腐蚀。
混合电位理论：用来解释两个或两个以上的电极反应在电化 学反应过程中的极化作用的理论。
举纯锌在硫酸中的腐蚀来说明
第35页/共55页
1.4 .4 金属的钝化与阳极保护法（法拉第铁钝化实验）
金属的钝化：
钝化：某些金属或合金，由于其阳极过程受到阻滞，腐蚀速率下降，其 表面由"活化态"转变为"钝化态"的过程。
阳极：M→Mn++ne
第2页/共55页
阴极：D+ne→〔D .ne〕 去极剂（氧化剂）：在电化学反应中能够接受电 子的物质
去极剂的种类： 第一类是氢离子，还原生成氢气， 故又称之为析氢反应; 第二类是溶解在溶液中的氧，中性或碱性条件下 还原生成OH-，酸性条件下生成水，故又称之为吸 氧反应或耗氧反应; 第三类是氧化性的金属离子
第14页/共55页
§1.3 腐蚀电池
引言：复习原电池
将两个不同的电极用盐桥和导线连接起来就可以构成原电池 铜锌原电池
第15页/共55页
1.3 .1 腐蚀电池 腐蚀电池：电极电位不同的两电极浸入电解质溶液中形成闭合
回路即可构成腐蚀电池。腐蚀原电池就是一个不对外做功的短 路原电池。
铜与铁直接接触形成腐蚀电池
顺序排成序列。
第8页/共55页
标准电位序反映了金属的活泼性、耐腐蚀性：电位越
负的金属，越活泼，越易腐蚀，越易发生氧化反应而遭受腐 蚀；电位越正的金属，越不活泼，越耐腐蚀。
第9页/共55页
（2）利用能斯特方程判断金属的腐蚀倾向（金属表面裸露非标准
态平衡电极）
平衡电极与平衡电极电位 平衡电位可用能斯特方程计算
电极的极化：电极上有电流通过时，电极电位偏离其初始值
的现象。极化之后，阴阳极电位差比初始时小很多。
i
ieie Nhomakorabeae
+++++ +
阳极 —极
Mn+
e
Rn+ e
阴极
e
i
e e
+极
腐蚀原电池 e
φ φ阴0
φcorr
阴极过电位φ阴
φ阳0
φ阳
阳极过电位
I max I
原电池电极的极化曲线
第30页/共55页
1.4 .2 极化与去极化 R↓↓，腐蚀分原析电：池其的电电流位强差度E↓，电。流开I路I↑时，RE，极r 相化当作于用R加→强∞。，随I=着0；极随化程 度的提高，阴阳极彼此极化到同一电位，这一点为阴阳两电极极化曲线的 趋势交点，称作腐蚀电位φcorr，交点处所对应的电流称作理论最大腐蚀电 流Imax。 腐蚀电位φcorr(Corrosion Potential)：金属材料在特定的腐蚀环境中自发建 立的稳定的电极电位。
第6页/共55页
1.2 .3 腐蚀倾向的判断
（1）利用标准电极电位判断金属的腐蚀倾向（属表面裸露标准
态的平衡电极金）
标准电极
标准氢电极
标准氢电极的电极电位
第7页/共55页
电极电位的测量：在标准状态下，某电极与 标准氢电极组成原电池，所测得的电动势称为 该电极的氢标电极电位，简称电极电位。 标准电位序：将各种金属的标准电极电位按由小到大的
第25页/共55页
② 深度法：以腐蚀深度表示的平均腐蚀率；单位：mm/a
腐蚀深度影响构件的整体或局部的减薄程度，直接影响到构件的机械安 全性能、使用寿命。 为便于工程选材，常将金属材料的耐蚀性按腐蚀深度指标划分成若干等 级。不同国家的划分标准不同
我国金属耐腐蚀性能的四级标准
级别 腐蚀率(mm/a)
第16页/共55页
构成腐蚀电池的必要条件：
① 存在电位差； ② 要有电解质溶液存在； ③ 在腐蚀电池的阴、阳极之间，要有连续 传递电子的回路。
第17页/共55页
1.3 .2 腐蚀电池的作用
有利的作用：牺牲阳极保护阴极 有害的作用：腐蚀电极的阳极总是处于腐蚀状态
第18页/共55页
1.3 .3 腐蚀电池的类型
第33页/共55页
c. 电阻极化：电极表面生成钝化膜、氧化膜、沉淀膜等使腐蚀 电极反应强烈受阻。
去极化作用：用物理或化学的方法消除或降低极化现象。阳极
去极化加速氧化反应，阴极去极化加速还原反应。所以，去极化会导致加 速腐蚀。。
第34页/共55页
1.4 .3 混合电位理论及其应用(了解)
单一电极体系：是指一个电极表面只能进行一个电极反应的体 系
从腐蚀工程的观点来看，腐蚀深度指标更具实用价值，因为 其直接影响金属构件的使用寿命及安全状况。
第28页/共55页
③ 电流密度法：电化学腐蚀过程中，腐蚀的速率与电流密度
之间的关系表达式为：
v
A ia 104
nF
i 其中：A相对原子质量；F法拉第常数；n化合价； 为a阳
极电流密度
第29页/共55页
1.4 .2 影响腐蚀速率的因素--极化与去极化
第32页/共55页
影响极化大小的主要因素：电极材料、表面粗糙度、电流密度、 溶液组成、浓度、温度等。
极化的分类:
a. 浓差极化：电极上有电流通过时，由电极表面附近的反应 物或产物浓度变化引起的极化。
b. 电化学极化(活化极化)： 由电化学反应本身的迟缓性引起，阴极来不及消耗来自阳 极送来的电子，造成电子剩余，电位向负方向移动； 阳 极氧化反应的速度落后于电子流出阳极的速度，阳极电位 向正方向移动。
评价
1 <0.05 2 0.05~0.5 3 0.5~1.5 4 >1.5
优良 良好 可用，但腐蚀较重 不适用，腐蚀严重
日本金属耐蚀性的三级标准
级别 腐蚀率(mm/a)
适用范围
1 <0.1
用于严格要求耐蚀性的场合
2 0.1~1.0
用于不严格要求耐蚀性的场合
3 >1.0
耐蚀性差、实用价值低
第26页/共55页
（2）电化学钝化：采用外加阳极电流的方法，使金属由活化状态转变为 钝化状态的现象，也叫阳极钝化、阳极保护法。
按电化学钝化的难易程度由易到难排列： Ti<Al<不锈钢<Cr<Be(铍)<Mo<Mg<Ni<Co<Fe<Mn<Zn<Cu。
第37页/共55页
典型的应用--------阳极保护法： 在进行阳极保护时，首先要以足够大的阳极电流密度来
钝化的特征： ①金属的电极电位向正值方向移动； ②钝化只发生在金属表面； ③腐蚀速率显著降低。
第36页/共55页
金属的钝化分为电化学钝化和化学钝化。
（1）化学钝化：就是用化学方法使金属由活化状态转变为钝化状态的方 法。如铁在室温下、浓硝酸中的钝化；Mg在HF酸中的钝化；Ti、Al、Cr， 在空气、水及非氧化性的酸中，不需要外加电流就能自发的发生钝，称为 自钝化金属。
RT 氧化
Ee E ln
nF 还原
其中：F — 法拉第常数，F = 96485J·mol-1·V-1 n — 电极反应中转移的电子数
第10页/共55页
当体系处在常温下（T-298K）,能斯特方程可简化为
0.059
氧化
g Ee E
l
n
还原
物质的平均活度随各种物态而变
固态金属：还原 1
液态水： H 2O 1
液态离子：平均活度近似用摩尔浓度来表示 说明：平衡电位越负，越易发生氧化反应而作为阳极
第11页/共55页
（3）利用腐蚀电位顺序表判断金属的腐蚀倾向（非平衡电极） 非平衡电极与非平衡电极电位 非平衡电位只能用实测的方法计算 腐蚀电位序：将各种金属在某种介质中的非衡电位按 由小到大的顺序排列构成腐蚀电位序。
第19页/共55页
浓差电池
(1)氧浓差电池(又称充气差异电池)： 由于电解质溶液中氧的 浓度不同而形成的腐蚀电池。例如地下管网、海水中的钻井 平台等。再如置于静止的水中的铁桩，常发现其埋在砂土中 腐蚀的程度比在水中部分的严重。水线腐蚀和缝隙腐蚀。
Ee, O2 / OH
EO2 / 0H
0.059lg 4
第3页/共55页
§1.2 金属电化学腐蚀倾向的判断
引言：前面我们在绪论中讲金属腐蚀的本质是：金属由能量
高的单质状态自发地朝能量低的化合物转变。即我们可以用 金属化合物与金属单质之间的能量差值来判断金属腐蚀的倾 向。
第4页/共55页
1.2 .1 电极电位与物质能量之间的关系
E G nF
第5页/共55页
第一章 金属腐蚀的基本原理
通过前面的学习，我们清楚的知道，材料不仅 有金属还有非金属，但工程结构材料主要还是以 金属为主,所以我们这一章就学习金属腐蚀的基本 原理。 电化学腐蚀 ：金属在电解质溶液中发生的腐蚀 称为电化学腐蚀
第1页/共55页
§1.1 金属电化学腐蚀的电化学反应
一、电化学反应式
举例： 锌、铁等金属在酸性、中性和碱性 溶液中的电化反应方程式 结论：通常把氧化反应（即放出电子的反应）称为 阳极反应，把还原反应（即接受电子的反应）称为 阴极反应 电化学反应的通式：
1.2 .2 电极电位(E)
电极:电化学中，把金属与电解质溶液构成的体系称为电极体系
电位：单位正电荷有无穷远处移至该点，因反抗电场力
所做的电功即为该点的电位。
电极电位：电极系统中金属与溶液之间的电位差称为
该电极的电极电位，即E=E金属-E溶液
电极电位的形成——双电层结构（选学)
金属
金属
电解质溶液
电解质溶液
§1.4 金属电化学腐蚀的电动力学
引言：前面我们已从热力学观点讨论了金属发生电化学腐蚀的
原因，在这一节，将从电动力学观点讨论决定腐蚀速度的问题
1.4 .1 腐蚀速度
①重量法：以腐蚀前后金属质量的变化表示的平均腐蚀率；单位：
g/(m2•h)
失重法v-：适用于腐蚀产物在金属上的附着力小，易清除的场合。 增重法v+：适用于腐蚀产物在金属上的附着力大，难清除的场合。
美国金属耐蚀性的六级标准
级别 腐蚀率(mm/a) 相对腐蚀性
1 <0.02 2 0.02~0.1 3 0.1~0.5 4 0.5~1.0 5 1.0~5.0 6 >5.0
极好 较好
好 中等
差 不适用
前苏联金属耐腐蚀性的六类十级标准
类别 耐蚀等级 腐蚀率(mm/a) 评价
Ⅰ
1
<0.001
完全耐蚀
2
0.001~0.005
第23页/共55页
（二）微观腐蚀电池：是指阴、阳极很小，须从微观上
分的原电池。 形成腐蚀微电池的原因：金属表面上电化学的不均匀性，造成
区域电极电位差异。 具体如下： ① 化学组成上的不均匀性； ② 组织结构上的不均匀性； ③ 物理状态的不均匀性： ④ 其它：如电解质溶液的不均匀性
第24页/共55页