腐蚀理论1
金属腐蚀理论总复习题
金属腐蚀理论及腐蚀控制复习题第一章 绪论 思考题1.举例说明腐蚀的定义，腐蚀定义中的三个基本要素是什么，耐蚀性和腐蚀性概念的区别。
答：腐蚀的定义：工程材料和周围环境发生化学或电化学作用而遭受的破坏 举例：工程材料和周围环境发生相互作用而破坏三个基本要素：腐蚀的对象、腐蚀的环境、腐蚀的性质。
耐蚀性：指材料抵抗环境介质腐蚀的能力。
腐蚀性：指环境介质对材料腐蚀的强弱程度。
2.金属腐蚀的本质是什么，均匀腐蚀速度的表示方法有哪些？答:⑴金属腐蚀的本质：金属在大多数情况下通过发生化学反应或是电化学反应后，腐蚀产物变为化合物或非单质状态；从能量观点看，金属与周围的环境组成了热力学上不稳定的体系，腐蚀反应使体系能量降低。
⑵均匀腐蚀速度的表示方法：深度：年腐蚀深度 （p V ）V P =t h ∆=8.76d -V △h 是试样腐蚀后厚度的减少量，单位mm;V -代表失重腐蚀速度； t 是腐蚀时间，单位y ；d 是金属材料的密度；V P 所以的单位是mm/y 。
失重：失重腐蚀速度(-V )-V = StW -∆=St W W 10- W0代表腐蚀前金属试样的质量，单位g ； W1代表腐蚀以后经除去腐蚀产物处理的试样质量，单位g ；S 代表试样暴露的表面积，单位m 2； t 代表腐蚀的时间，单位h 。
计算题计算题1. 根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度Vp ，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。
表1解：由题意得：（1）对碳钢在30%HNO 3( 25℃)中有： V ˉ=△W ˉ/st=(18.7153-18.6739)/45×2×(20×40＋20×3＋40×30)×0.000001=0.4694 g/㎡∙h又d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/cm2∙hVp=8.76Vˉ/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y(25℃)中有：对铝在30%HNO3Vˉ=△Wˉ铝/st=(16.1820-16.1347)/2×(30×40＋30×5＋40×5)×45×10-6=0.3391g/㎡∙h/v=16.1820/(30×40×5×0.001)=2.697g/cm3d=m铝说明：碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝在腐蚀的时候产生的是点腐蚀( 25℃)有：（2）对不锈钢在20%HNO3表面积S=2π×0.0152＋2π×0.015×0.004=0.00179 m2Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2743)/0.00179×400=0.08715 g/ m2∙h 试样体积为：V=π×1.52×0.4=2.827 cm3d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.08715/7.901=0.097mm/y对铝有：表面积S=2π×0.022＋2π×0.02×0.005=0.00314 m2Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9151)/0.00314×20=0.7882 g/ m2∙h试样体积为：V=π×22×0.5=6.28 cm3d=W/V=16.9646/6.28=2.701 g/cm3Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.7882/2.701=2.56mm/y试样在98% HNO3(85℃)时有：对不锈钢：Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2906)/0.00179×2=12.8771 g/ m2∙hVp=8.76Vˉ/d=8.76×12.8771/7.901=14.28mm/y对铝：Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9250)/0.00314×40=0.3153g/ m2∙hVp=8.76Vˉ/d=8.76×0.3153/2.701=1.02mm/y说明：硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。
金属腐蚀理论及腐蚀控制答案解析
⾦属腐蚀理论及腐蚀控制答案解析《⾦属腐蚀理论及腐蚀控制》（跟着剑哥⾛，有⾁吃。
）习题解答第⼀章1.根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度V p，并进⾏⽐较，说明两种腐蚀速度表⽰⽅法的差别。
解：由题意得：（1）对碳钢在30%HNO3( 25℃)中有：V¯=△W¯/st=(18.7153-18.6739)/45×2×(20×40＋20×3＋40×30)×0.000001=0.4694g/ m?h⼜有d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/c m2?hVp=8.76V¯/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y对铝在30%HNO3(25℃)中有：V¯=△W¯铝/st=(16.1820-16.1347)/2×(30×40＋30×5＋40×5)×45×10-6 =0.3391g/㎡?hd=m铝/v=16.1820/30×40×5×0.001=2.697g/cm3说明：碳钢的V¯⽐铝⼤，⽽Vp⽐铝⼩，因为铝的密度⽐碳钢⼩。
（2）对不锈钢在20%HNO3( 25℃)有：表⾯积S=2π×2.0＋2π×0.015×0.004=0.00179 m2015V¯=△W¯/st=(22.3367-22.2743)/0.00179×400=0.08715 g/ m2?h试样体积为：V=π×1.52×0.4=2.827 cm3d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3Vp=8.76V¯/d=8.76×0.08715/7.901=0.097mm/y对铝有：表⾯积S=2π×202V¯=△W¯/st=(16.9646-16.9151)/0.00314×20=0.7882 g/m2?h 试样体积为：V=π×22×0.5=6.28 cm3d=W/V=16.9646/6.28=2.701 g/cm3Vp=8.76V¯/d=8.76×0.7882/2.701=2.56mm/y试样在98% HNO3(85℃)时有：对不锈钢：V¯=△W¯/st=(22.3367-22.2906)/0.00179×2=12.8771 g/ m2?hVp=8.76V¯/d=8.76×12.8771/7.901=14.28mm/y对铝：V¯=△W¯/st=(16.9646-16.9250)/0.00314×40=0.3153g/ m2?hVp=8.76V¯/d=8.76×0.3153/2.701=1.02mm/y 说明：硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。
电化学腐蚀的原理PPT课件
当金属与电解质溶液接触后，溶液中的一部分已水化了的金属离子将解脱水 化作用向金属表面沉积，使金属表面带正电。同时由于水化等作用，已沉积 到金属表面上的金属离子亦可重新返回到溶液中去。当上述两种过程达到动 态平衡时，结果就形成了金属表面带正电，紧靠金属表面的液层带负电的双 电层，见1-2（b）。
割的部分。
(1)阳极过程：金属溶解，以离子形式进入溶 液，并把等量电子留在金属上；
(2)电子转移过程：电子通过电路从阳极转移 到阴极；
(3)阴极过程：溶液中的氧化剂接受从阳极流 过来的电子后本身被还原。
由此可见，一个遭受腐蚀的金属的表面上至 少要同时进行两个电极反应，其中一个是金属阳 极溶解的氧化反应，另一个是氧化剂的还原反应 。
E(R/O)E0R nF TLn[[O R]]ba
特殊 E (R 条 /O ) E 件 0 0 .0： 5 L g [O 9 ]a n
注意事项
1、a 、b的值半反应式中相应的系数，一般来说，对 于稀溶液，可以直接用浓度代替活度进行计算
2、若组成氧化还原电极的某物质是固体或纯液体， 则不列入方程式，若为气体，则用分压表示，溶液 中的物质用相对浓度表示
0.7618v,带入能斯特方程得
(Zn2/Zn)(Zn2/Zn)0.05n917Vlg{{cc((氧 还化 原态 态))}}ba
0.7615V
0.05917V 2
lg
c(Zn) c
0.7615V 0.05917V lg 0.001 2
0.81V
例1.3讨论中性溶液中H+/H2的电极电势（298.15K, p(H2)=100.0kPa) pH=-lg[H+]
正电性的金属铂上能吸附氧分子或氢分子
第二章 电化学腐蚀理论基础
第二章电化学腐蚀理论基础金属腐蚀从腐蚀历程上分为电化学腐蚀和高温腐蚀两大类，电化学腐蚀是金属腐蚀的主要形式，因此本章内容是本门课程的重要理论基础。
本节课要求掌握：电化学腐蚀的定义;腐蚀原电池的特点和分类。
电化学腐蚀的定义：金属材料与电解质溶液相接触时，在界面上将发生有自由电子参加的氧化和还原反应，从而破坏了金属材料的特性。
这个过程称为电化学腐蚀。
电化学腐蚀现象极为常见在潮湿的大气中，桥梁钢结构的腐蚀；海水中船体的腐蚀；土壤中输油输气管道的腐蚀；在含酸、碱、盐等工业介质中的腐蚀，一般均属于此类。
•第一节腐蚀原电池过程用腐蚀原电池模型来解释电化学腐蚀原因及过程。
一、腐蚀原电池1.原电池例如：Zn片和Cu片放入稀盐酸溶液中，用导线通过电流表把它们连接起来（电流表指针转动）就构成了原电池装置。
阳极Zn:Zn →Zn2++2e （氧化反应）阴极Cu:2H++2e →H2 ↑（还原反应）2. 腐蚀原电池的定义及特点阳极Zn:Zn →Zn2++2e （氧化反应）阴极Cu:2H++2e →H2 ↑（还原反应）（1）腐蚀原电池的定义：只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池。
（2）腐蚀原电池的特点：1. 电池的阳极反应是金属的氧化反应，结果造成金属材料的破坏。
2. 电池的阴、阳极短路，产生的电流全部消耗在内部，转变为热，不对外做功。
电化学腐蚀的实质是以金属为阳极的腐蚀原电池过程，在绝大多数情况下，这种电池是短路了的原电池。
3.腐蚀原电池的工作过程：阳极过程Me →Men++ne阴极过程 D + ne →Dne-电化学腐蚀过程可分成阴极和阳极两个在相当程度上独立进行的过程，这是区分电化学腐蚀和化学腐蚀的重要标志。
二. 腐蚀电池的分类从热力学角度来讲,在金属材料/腐蚀介质构成的体系中，如果存在着电位差，且金属的电位较低，则将发生金属腐蚀。
根据腐蚀电池电极尺寸的大小，腐蚀电池分为：宏观电池和微观电池.1、宏观电池通常指肉眼可分辨电极极性的电池。
腐蚀课件1-3 (1)
x 2DeffCt
2
(1 87)
在高温下氧化物的晶粒发生再结晶长大。设t时刻晶粒是边长为δt 的立方体，那么晶粒的生长可表示为 2 02 kt (1 88)
1
式中，δ0为晶粒尺寸的初始值； k 为生长常数。时刻 t单位面积中 晶界所占的份数可相应地表示为
f 2d
2）氧化膜为电子导体：离子的迁移阻力 大与电子的迁移阻力，因此例子的迁移 成为金属氧化的控制步骤。在极薄氧化 膜中电场强度可高达107V/cm左右，氧化 膜中存在很大的电位梯度E，使离子迁移 的势垒下降，如图1-16所示，离子电流 iium为 Zae E
iium A exp( 2KT ) (1 64)
1.3.3 厚氧化膜的生长
金属在高温下氧化可生成厚氧化膜。当均匀、致密的厚氧化膜生 成时，金属的氧化速度受氧化膜的传质过程控制，通常表现为抛 物线规律。
1.3.3.1 wagner金属氧化理论
wagner金属氧化理论的出发点： ① 氧化膜是均匀、致密、完整的； ② 氧化膜的厚度远远大于空间电荷层的厚度； ③ 在金属/氧化膜界面、氧化膜中以及氧化膜/气体界面建立热 力学平衡； ④ 氧化膜的成分偏离化学剂量比较小； ⑤ 离子和电子在氧化膜中的传输是控制步骤。
1.3.2.1 极薄氧化膜
极薄氧化膜是指厚度为几个纳米的氧化膜。
1）氧化膜为离子导体：氧化膜的生长速度与电子穿透隧道的 几率成正比。若氧化膜的厚度为y，氧化速度可表达为
dy y A exp( ) dt y0
(1 61)
y0
h 4 2me
(1 62)
式中，h为普朗克常量；me为电子的质量；Φ为势垒。将上式 积分，得 y A lg(Bt 1) (1 63)
腐蚀理论与防护技术思考题
化工设备腐蚀与防护技术思考题绪论1. 什么是金属的腐蚀？金属腐蚀的根本原因是什么？2. 腐蚀的危害体现在哪些方面？3. 为什么说腐蚀与防护科学是一门边缘科学？4. 什么是化学腐蚀？什么是电化学腐蚀？二者的区别与联系是什么？5. 常见的局部腐蚀有几种？6. 腐蚀过程的共同特性是什么？第一章化学腐蚀1. 什么是金属的氧化？2. 金属的化学腐蚀有什么特点？3. 金属氧化的热力学判据？4. 影响金属氧化膜形成的因素有哪些？5. 金属的氧化属于化学腐蚀，却又由电化学模型来解释之为什么？6. 满足哪些条件的金属氧化膜才有保护作用？7. N型氧化物和P型氧化物的导电机理是什么？如何用哈菲原子价规律解释合金化提高金属耐蚀性的原理？8. 金属氧化的动力学曲线有几种类型？9. 钢铁高温氧化时的氧化产物组成是什么？氧化膜增长机理又是什么？10. 铸铁肿胀的实质是什么？11. 什么是氢腐蚀？处于氢脆和氢腐蚀状态的金属材料有什么特性？12. 为什么说金属的硫化比氧化更严重？13. 加工高硫原油的减压填料塔停工处理不当可能会出现自燃，试分析其原因？如何防止自燃发生？14. 什么是高温烟气的硫酸露点腐蚀？如何防止之？第二章电化学腐蚀的理论基础5. 金属发生电化学腐蚀的热力学条件是什么？6. 电位-pH图中的三类曲线各代表什么含义？7. 氢电极和氧电极的电位-pH 图中氢、氧平衡线把图分成哪三个区域？8. Fe-H 2O 系的电位-pH 图被各条曲线分成几类区域？其在腐蚀科学研究中有什么作用？9. 什么是腐蚀电池？腐蚀电池的组成条件是什么？10．简述腐蚀电池的工作历程？11. 微观腐蚀电池形成的原因有哪些？12. 什么是极化现象、阳极极化、阴极极化？13. 电化学极化形成的原因是什么？14. 埃文斯极化图有什么作用？15. 什么是共轭体系？16. 什么是腐蚀电位？17. 什么是金属的钝化？金属钝化的特征是什么？18. 金属钝化曲线有几个特征电位？这些特征电位将曲线分成几部分？19. 什么金属钝化理论的成相膜理论及吸附膜理论？20. 什么是析氢腐蚀？什么是吸氧腐蚀？21. 氧电极的极化曲线可分成哪几个区域？22. 工程结构中对同时存在由不同材料构成的阴、阳极时，如何确定阴阳极的相对面积？为什么？23. 衡量金属钝化性能好坏的电化学参数是什么？其物理意义是什么？24. 影响电化学腐蚀的因素有哪些？25. 在腐蚀电池Fe|NaCL (充气的)|Pt中⑴阴、阳极各是哪一个？(2) 外电流的方向怎样？(3) 铁和铂片上主要进行的反应是什么？写出电极反应方程式？(4)将NaCL溶液换成稀HCL溶液，反应将发生什么变化？26. 一个铁钉完全浸泡在充氧的水中，它会在什么部位发生腐蚀？写出相应的阳极和阴极反应式？第三章常见的局部腐蚀电池的本质是什么？6. 试以铝合金在含有氯离子的溶液中发生孔蚀时的自催化原1. 说明三类双电层的带电状态，并解释为什么会形成这种电荷分布结构？2. 什么叫电极电位、平衡电极电位、标准电极电位？如何确定电极的电极电位？3. 作为参比电极必须满足哪些条件？4. 什么是标准电位序？什么是腐蚀电位序？1. 常见的八大局部腐蚀形态是什么？2. 全面腐蚀的电化学特点是什么？工程中如何控制全面腐蚀？3. 什么叫电偶腐蚀？电偶腐蚀的机理是什么？4. 为什么说工程结构中存在异种金属组合时“大阴极、小阳极”结构不合理？5. 孔蚀的机理是什么？孔蚀发展过程中形成的闭塞理？7. 什么是缝隙腐蚀？缝隙腐蚀的机理是什么？8. 缝隙腐蚀和点蚀的异同点是什么？9. 什么叫选择性腐蚀？常见的选择性腐蚀有哪些？10. 黄铜脱锌的机理是什么？11. 为什么灰铸铁会发生选择性腐蚀而球墨铸铁却不会？12. 什么叫沿晶腐蚀？沿晶腐蚀发生的内因与外因是什么？13. 说明18-8 不锈钢发生晶间腐蚀的贫化机理？应采用什么措施防止？14. 什么是应力腐蚀开裂？应力腐蚀开裂发生的条件是什么？15. 应力腐蚀开裂发生的机理有哪些？分别是什么？16. 什么是腐蚀疲劳？腐蚀疲劳的特点是什么？17. 影响腐蚀疲劳的因素有哪些？18. 说明空泡腐蚀发生的详细过程？19. 金属的孔蚀一般会在什么条件下发生？某工厂有一台海水换热器，由于碳钢管束腐蚀严重，想改用铝材或不锈钢的换热器，对此谈谈你的看法？第四章金属在自然环境中的腐蚀1. 按照潮湿程度，金属的大气腐蚀有哪几类？它们是否有本质区别？2. 影响大气腐蚀的因素有哪些？为什么大气中的尘埃易引起钢铁腐蚀？3. 防止大气腐蚀主要有哪些措施？4. 海水腐蚀的阳极过程有什么特点？5. 金属发生大气腐时，水膜层厚薄程度对水膜下的腐蚀过程有何影响？6. 试比较海水腐蚀、大气腐蚀和土壤腐蚀异同点？7. 影响土壤腐蚀的因素有哪些？8. 什么是杂散电流腐蚀？9. 东营地区的新自行车较周围其他地区相比为什么会在较短的时间内生锈，试从腐蚀与防护角度出发解释其原因？如何防止其生锈？10. 钢铁在含SO2 的工业大气中比在洁净大气中腐蚀严重，解释其原因？11. 埋在土壤中的钢管同时经过沙土带和粘土带，哪个土壤带的金属会发生腐蚀？为什么？12. 乙烯生产工艺中要在低于-100 C的温度下把裂解气中的CH4、Hb、C2H6、GH4等介质进行低温分离。
腐蚀复习提纲 (1)
题型：填空，名词解释，简答题，分析题第1章金属电化学腐蚀基本理论1.掌握腐蚀的定义与分类。
腐蚀—指材料由于环境作用引起的破坏或变质。
金属腐蚀—指金属表面与周围介质发生化学或电化学作用而遭受破坏的现象。
按腐蚀机理金属腐蚀可分为化学腐蚀、电化学腐蚀、物理溶解三大类。
按破坏的特征金属腐蚀可分为全面腐蚀、局部腐蚀。
2.化学腐蚀：金属与电介质直接发生化学作用而引起的破坏。
腐蚀介质直接与金属表面的原子相互作用而产生腐蚀，没有电流产生，为单纯的氧化还原反应。
电化学腐蚀：金属表面与电解质水溶液或熔盐所形成局部电池所产生的腐蚀。
表现为阳极失去电子，阴极得到电子以及产生电流。
3.熟练掌握常见的局部腐蚀类型。
应力腐蚀破坏：拉应力与腐蚀介质联合作用发生开裂破坏。
腐蚀疲劳：腐蚀介质与交变应力或脉冲应力作用下产生的腐蚀。
磨损腐蚀：摩擦副在腐蚀介质中产生的腐蚀。
孔腐蚀：腐蚀集中在某些活性点上，蚀孔直径等于或小于蚀孔深度。
晶间腐蚀：腐蚀沿晶间进行，使晶粒间失去结合力，金属强度急剧降低。
缝隙腐蚀：发生在铆接、螺纹连接、焊接接头、密封垫片等缝隙处的腐蚀。
电偶腐蚀：在电解液中，异种金属接触时，电位较正金属促使电位较负的金属加速其腐蚀。
4.掌握金属腐蚀的历程。
金属腐蚀的本质就是金属与周围介质作用变成化合物的过程，即氧化还原反应。
根据氧化还原反应发生的条件不同，将金属的腐蚀历程分为两种类型：化学腐蚀(Chemical corrosion)，其特点是氧化剂直接与金属表面的原子碰撞，化合而形成腐蚀产物，即氧化还原在反应粒子相碰撞的瞬间直接于碰撞的反应点上完成。
例如高温气体中活泼金属的初期氧气过程。
电化学腐蚀(Electrochemical corrosion)，其特点是金属的腐蚀存在两个同时进行却相互独立的氧化还原过程，即阳极反应(anode reaction)和阴极反应(cathode reaction)。
例如锌在含氧中性水溶液中的腐蚀。
腐蚀与腐蚀机理
一、腐蚀与腐蚀机理：1、金属腐蚀原因·钢铁、铝、镁、锌、等金属材料都有倾向恢复至其原始化合物（矿石）状态。
将矿石冶炼成钢需要大量的能量。
此能量潜存于钢铁中，它们随时随地可恢复至原始自然的化合态而释放出能量，是化学热力学上自发的过程，即腐蚀现象。
2、环境因素对金属腐蚀的影响·影响腐蚀的主要因素：水分；氧气；化学电解质；导电通路。
·其它因素：温度：温度低，腐蚀速率下降；温度高，腐蚀速率升高。
二、涂料防护作用：1、屏蔽作用：使基体和环境隔离，阻挡水、氧离子透过涂层到达金属表面。
根据电化学腐蚀原理，涂层下金属发生腐蚀必须有氧离子存在，涂层能够阻挡水、氧和离子透过涂层到达金属表面，屏蔽效果决定于涂层的抗渗透性。
2、缓蚀作用：涂层含有化学防锈颜料，当有水存在时，从颜料中解离出缓蚀离子，通过各种机理使腐蚀电池的一个或两个电极极化，抑制腐蚀进行。
缓蚀作用能弥补屏蔽作用的不足，而屏蔽作用又能防止缓蚀离子流失，使缓蚀效果稳定持久。
3、阴极报护作用：涂层中加入对基体金属能成为牺牲阳极的金属粉，其量又足以使金属粉之间和金属粉与基体金属之间达到电接触程度，使基体金属免受腐蚀。
三、防腐蚀涂层漆膜介绍：·防腐蚀涂层漆膜的组成1.钢材表面（喷砂面）2.预涂底漆3.底漆4.中涂漆5.面漆·底漆1.对底材（如钢、铝等金属表面）有良好的附着力2.具有耐碱性，例如氯化橡胶、环氧树脂等3.底漆基料具有屏蔽性，阻挡水、氧、离子的通过4.底漆中含有较多的颜料、填料5.底漆对物面有良好的湿润性，对于焊缝、锈痕等部位透入较深6.一般底漆漆膜厚度不高，太厚会引起收缩应力，损伤附着力。
·中涂与底漆和面漆附着良好，漆膜之间的附着并非主要是靠极性基团的吸力，而是靠中间层所含溶剂将底漆溶胀，使两层界面的高分子链缠接紧密。
增加整个涂层的厚度，提高屏蔽性能。
·面漆1.遮蔽日光紫外线的破坏2.美观装饰（如轿车漆），号志（如化工产的不同管道颜色）3.最后一道不含颜料的面漆，可以获得致密的屏蔽膜。
第一章 金属电化学腐蚀基本原理
化学腐蚀——氧化剂直接与金属表面的原子碰撞，
化合成腐蚀产物
Zn
1 2
O2
ZnO
2
电化学腐蚀——金属腐蚀的氧化还原反应有着两个同 时进行又相对独立的过程。
Zn
1 2
O2
H
2O
Zn(OH
)2
系列反应为
Zn Zn2 2e
1 2
O2
H 2O
2e
2OH
Zn2 2OH Zn(OH )2
3
Zn2 Zn2
3.超电压
-E
腐蚀电池工作时，由于极
化作用使阴极电位下降，阳极
电位升高。这个值与各极的初
η
始电位差值的绝对值称为超电
E
k
压或过电位。以η表示。
i
32
超电压量化的反映了极化的程度，对研究腐蚀速度 非常重要。
ηK | EK EK |
,ηA
|
E
A
EA
|
电化学超电压ηa
定义：由电化学极化引起的电位偏离值。主要受电极 材料、电流密度、溶液的组成及温度的影响。
类似的有，氧电极、氯电极。
16
4.电极电位的测量
在目前的技术水平下，无法得到单个电极电位的 绝对值。通常的做法是求其相对值，即用一个电位很 稳定的电极作为基准（参比电极）来测量任意电极的 电极电位的相对值。
方法：将待测电极与基准电极组成原电池，其电 动势即为两电极间的电位差。若采用电位为零的标准 氢电极为基准电极，则测得的电位差即为待测电极的 电极电位。
D
)
电池工作后，阳极附近： CM CM' 阴极附近： CD CD
35
电极电位为
EA(K)
E A(K)
4 金属腐蚀电化学理论基础热力学1
Cu
Cu
Cu
Cu
HCl 溶液
HCl 溶液
Zn
（a）Zn块和Cu块 （b）Zn块和 Cu块直 （c）Cu作为杂质分
通过导线联接
接接触 （短路）
布在 Zn 表面
阳极 Zn: Zn → Zn2++2e （氧化反应）
阴极 Cu: 2H ++2e → H2 ↑（还原反应）
腐蚀电池的构成
3
1、腐蚀电池的定义 能导致金属材料破坏而不能对外界作功的 短路原电池
2、腐蚀电池的特点
? 腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反应，造成材料 破坏 ? 腐蚀电池的阴、阳极短路（即短路的原电池），电池不
对外作功，只导致金属腐蚀破坏
? 腐蚀电池反应是体系不稳定? 稳定，是自发反应过程 ? 需要介质中存在氧化剂 （去极化剂），能获得电子使
金属氧化，腐蚀才能发生
4
? 腐蚀的二次产物对腐蚀影响很大 ? 电化学腐蚀离不开金属/电解质界面电迁移，电子由低电 位金属/地区传荷到电位高的金属/地区，再转移给氧化剂 ? 阴极、阳极反应相对独立，耦合成腐蚀电池。阴、阳极
10
2、腐蚀电池的形成原因
? 金属方面
(a) 成分不均匀
(b) 组织结构不均匀
(c) 表面状态不均匀 (d) 应力和形变不均匀
(e) 热处理差异
? 环境方面
(a) 金属离子浓度差异
(b) 氧含量的差异
(c) 温度差异 11
钢 铝
渗碳体
新旧管管道道 新管道
(a) 不同金属组合 应力集中
铁 (b) 金属中含杂项
＋－＋ ＋－＋ ＋－＋ ＋－＋ ＋－＋
＋ －＋ ＋ －＋ ＋ －＋ ＋ －＋ ＋ －＋
第一章金属腐蚀的原理
标准氢电极
电极电势的测定
用标准氢电极与其它各种标准状态下 的电极组成原电池，测得这些电池的电动 势，从而计算各种电极的标准电极电势。
标准氢电极 待测电极
E
( ) ()
Hale Waihona Puke 参比电极*使用标准氢电极不方便，一般常用易于 制备、使用方便且电极电势稳定的甘汞 电极或氯化银电极等作为电极电势的对 比参考，称为参比电极。 如：右图的甘汞电极： Pt∣Hg∣Hg2Cl2∣Cl当c (KCl)为饱和溶液（1M, 0.1M） 时， =0.2412V (0.2801V, 0.3337V)
1.2金属电化学腐蚀倾向的判断
一、电极电位与物质能量之间的关系
金属单质+环境→金属化合物+热量 能量差为
G G M n G M
G ＜0，金属单质处于高能态，不稳定，金属能
被腐蚀； G ＞0，金属不能被腐蚀。
常见的去极剂
氢离子
2H++2e→H2↑ 溶解在溶液中的氧 O2+H2O+4e→4（OH）O2+ 4H++ 4e→2H2O 金属离子 Zn+Cu2+= Cu↓ + Zn2+ 阴极反应 Cu2++2e= Cu↓ Zn+2Fe3+= 2Fe2+ + Zn2+ 阴极反应 Fe3++e= Fe2+
双电层
1.溶解趋势＞沉积趋势时 金属→离子，进入溶液，金属表面呈负电性，吸附溶液 中的正离子→第一类双电层； 2.溶解趋势＜沉积趋势时 离子沉积在金属表面，金属表面呈正电性，吸附溶液中 的负离子→第二类双电层； 3.吸附双电层
4-金属腐蚀电化学理论基础(热力学)1
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三、实际中的腐蚀电池
1、腐蚀电池的种类
腐蚀电池类型多，不同形态的腐蚀电池，可形成不同的腐 蚀形式，决定于材料/环境的特征
宏观腐蚀电池 （阴、阳极区可分辨、稳定）
(1) 异金属电偶电池
(2) 浓差电池 (3) 温差电池 腐蚀形态是局部腐蚀，腐蚀破坏主要集中在阳极区。
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微观腐蚀电池（阴、阳极不可分辨、不稳定）
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2、标准电极电位与腐蚀倾向性 恒温恒压下，可逆电池标准电极电位与反应自由能变化：
ΔG
= -nFEo = -nF(EoC - EoA )
——阴极平衡电位（cathode）减阳极平衡电位（anode） 如：Cu2+ + Zn ＝ Cu + Zn2+
则ΔG = -nFEo = -nF(Eo+,Cu - Eo-,Zn )
腐蚀电池的阴、阳极短路（即短路的原电池），电池不 对外作功，只导致金属腐蚀破坏
腐蚀电池反应是体系不稳定 稳定，是自发反应过程 需要介质中存在氧化剂 （去极化剂），能获得电子使 金属氧化，腐蚀才能发生
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腐蚀的二次产物对腐蚀影响很大
电化学腐蚀离不开金属/电解质界面电迁移，电子由低电 位金属/地区传荷到电位高的金属/地区，再转移给氧化剂
(1) 化学组分不均一性：夹杂物
(2) 金属组织结构不均一性：相组织差异 (3) 金属物理状态不均一性：机械损伤
(4) 表面膜不完整性
腐蚀电池的阴、阳极位置不断变化，腐蚀形态是全面腐蚀 阴、阳极位置固定不变，腐蚀形态是局部腐蚀
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2、腐蚀电池的形成原因
金属方面
(a) 成分不均匀 (c) 表面状态不均匀 (b) 组织结构不均匀 (d) 应力和形变不均匀
腐蚀的理论及应用-部分章节总结
《腐蚀理论及应用》部分篇章总结根据腐蚀的基本过程易知，其主要是在金属与介质之间的界面上进行，故腐蚀介质对金属材料的腐蚀过程有重大的影响。
在石油化工生产中，由于各种介质的性质不同，金属在其中的腐蚀规律也不同。
以下简述金属在各种环境下的腐蚀。
（1）金属在干燥气体中的腐蚀：分析金属在干燥气体中的腐蚀，有实际意义的是高温（500～1000℃）下的腐蚀，包括金属的高温氧化、钢的脱碳、铸铁的肿胀和钢在高温高压下的氢腐蚀。
（2）金属在大气中的腐蚀：这是最古老的腐蚀问题，在很大程度上取决于大气的成分、湿度和温度。
表面的潮湿程度，通常是决定大气中腐蚀速度的主要因素，腐蚀率通常随湿度增加而增加，对于许多金属都存在一个临界湿度，在临界湿度以上，腐蚀速度迅速增大。
腐蚀程度最大的是潮湿的、受严重污染的工业大气，对于大多数工业结构合金来说，最能加速腐蚀工程的是二氧化硫、硫化氢、氯。
（3）金属在海水中的腐蚀：海水是唯一的含盐浓度相当高的电解质溶液也是天然腐蚀剂中腐蚀性最强的介质之一。
海水除含盐类外，还有含量小的其他组分，如臭氧、游离的碘和溴亦是强烈的阴极去极化剂和腐蚀促进剂。
由于海水对金属的腐蚀作用是有电化学的本质，故金属在海水腐蚀中的一个重要参数是电极电位，然而多数金属在海水中的开路电位不是一个常数，它随氧含量、水速、温度和金属的表面条件、冶金因素而改变。
而许多非铁金属如铝、钛等在静止或缓慢流动的海水中，腐蚀率是比较小的。
（4）金属在土壤中的腐蚀：多数土壤是无机的和有机的胶质混合颗粒的集合，有毛细管多孔性，土壤的空隙为空气和水气所充满，土壤中含有的盐类溶解在水中，使土壤具有离子导电性，成为一种电解质。
大多数金属在土壤中的腐蚀都属于氧去极化腐蚀，只有在少数情况下才发生氢去极化腐蚀。
土壤腐蚀常见的形式有：由于充气不均引起的腐蚀、由杂质电流引起的腐蚀和由微生物引起的腐蚀。
（5）金属在酸、碱中的腐蚀：酸类对金属的腐蚀情况包括非氧化性酸腐蚀（腐蚀的阴极过程纯粹为氢去极化过程）和氧化性酸腐蚀（腐蚀的阴极过程主要是氧化剂的还原过程）。
腐蚀基本原理
腐蚀基本原理1. 金属的电化学腐蚀1.1. 腐蚀原理与阴阳极反应如果把金属材料浸入水溶液中，因不同部位电极电位不同，形成阳极区和阴极区，在局部电池作用下便发生腐蚀。
如图2.7.1所示。
阴、阳极位置的变化将使金属成为全面腐蚀形态。
在阳极区金属以离子状态溶出，阳极区获得残余电子并发生析氢反应，可以用下式表示：如在酸性水溶液中：Fe Fe2++2e- (阳极反应)2H++e-H2 (阴极反应)但溶液中有溶解氧存在时，阴极反应为：2H+1O2+2e-H2O(氧的还原2反应)在脱气的碱性溶液中发生的阴极反应为：H2O+e-1H+OH-2在含氧的碱性溶液中，对应的阴极反应力：H2O+1O2+2e-22OH-在溶液中存在高价金属离子的还原。
如在铁或铝上沉积出铜和银：Cu2++2e-CuAg++e-Ag某些有机化合物的还原，如：RO+4e+4H+RH2+H2OR+2e+2H+RH2这种情况在石油化工设备的腐蚀中常见。
氧化性酸或某些负离子进行还原，如：NO3-+2H++2e NO2+H2O金属的腐蚀量一般可表示如下：(法拉弟定律)W(g)=k·I·t式中：Ｉ——电流(A)；ｔ——时间(h)；ｋ—一常数。
按照法拉第定律，腐蚀速度(R)可表示如下：R=0.13ie/ρ式中：ｉ——电流密度(μA/cm2)；ｅ——全感的克当量数(g)；ρ——金属的密度(g/cm3)。
1.2.各种腐蚀类型1.2.1. 点蚀表面生成钝化膜而具有耐蚀性的金属和合金，一旦表面膜被局部破坏而露出新鲜表面后，这部分的金属就会迅速溶解而发生局部腐蚀。
被称为点蚀。
其腐蚀机理是在中性溶液中的离子(例如Cl—)作用于表面钝化膜，表面膜受破坏，因而发生点蚀。
组织、夹杂物等金属构造上的不均匀部分易成为点蚀源。
1.2.2.缝隙腐蚀浸在腐蚀介质中的金属构件，在缝隙和其它隐蔽的区域内常常发生强烈的局部腐蚀，这种现象称为缝隙腐蚀，这种腐蚀常和孔穴，垫片的底面、搭接缝、表面沉积物以及螺栓螺帽和柳钉下的缝隙积存的少量静止溶液有关。
丙烯酸酯腐蚀铜机理_理论说明以及概述
丙烯酸酯腐蚀铜机理理论说明以及概述1. 引言1.1 概述腐蚀是一种自然界的化学现象，广泛存在于许多材料中。
对铜而言，腐蚀更加明显，丙烯酸酯是一种常见的引发铜腐蚀的物质。
因此，探究丙烯酸酯对铜的腐蚀机理和影响因素具有重要意义。
1.2 文章结构本文章将分为四个主要部分进行探讨。
首先，我们将介绍丙烯酸酯的特性以及铜的化学特性与腐蚀机理简述。
其次，我们将详细探究丙烯酸酯对铜的具体腐蚀机理，并通过实验方法与结果分析来验证和解释这些机理。
接着，我们将进一步讨论温度和浓度等因素对丙烯酸酯腐蚀铜的影响，并审视其他可能存在的影响因素。
最后，我们将总结主要发现并展望相关结果在应用上的前景。
1.3 目的本文旨在提供关于丙烯酸酯与铜相互作用引发蔚蓝色气体产生与铜的腐蚀机理的具体理论说明和研究进展。
通过深入探究丙烯酸酯对铜的腐蚀过程中的影响因素，我们将为进一步研究该领域提供理论指导，并在实践应用中寻找合适的防护材料或方法。
以上是对文章“1. 引言”部分的详细清晰撰写，请自行检查并进行必要修改。
2. 理论说明:2.1 丙烯酸酯的特性介绍丙烯酸酯是一种常见的有机化合物，具有较高的反应活性和化学稳定性。
它通常以液体或固体形式存在，并具有良好的可溶性。
丙烯酸酯可以通过聚合反应形成聚合物，如聚丙烯。
它在工业生产中广泛用于制造塑料、涂料、胶水等。
2.2 铜的化学特性与腐蚀机理简述铜是一种常见的金属材料，具有优良的导电性和导热性，因此被广泛应用于电子、建筑和制造行业。
然而，铜也容易受到腐蚀的影响。
一般而言，铜在空气中会逐渐与氧气发生反应生成含氧化铜(I)和氧化铜(II)的氧化膜，从而使其表面呈现出青绿色。
这种氧化膜可以保护铜不受进一步侵蚀，但当暴露在含有丙烯酸酯等强酸或碱环境中时，铜的腐蚀速度将会加快。
2.3 丙烯酸酯对铜的腐蚀机理探究丙烯酸酯与铜发生腐蚀反应的主要机制是化学反应。
在丙烯酸酯存在的环境中，其分子中含有活性羰基团(CH2=C(O)OR)，这使得它具有较强的亲电性。
电芯壳体腐蚀机理-概述说明以及解释
电芯壳体腐蚀机理-概述说明以及解释1.引言概述部分应该主要介绍电芯壳体腐蚀机理的基本情况和背景，下面是一个例子：引言1.1 概述电池作为现代社会中广泛应用的储能设备，其性能稳定性和寿命是至关重要的。
在电池中，电芯壳体作为关键组成部分之一，用于包裹电芯内部的活性物质和导体，起到隔离和保护的作用。
然而，随着电池使用时间的增长，电芯壳体可能会受到腐蚀的影响，导致电池性能下降甚至失效。
电芯壳体腐蚀是指电池內部和外部环境中的化学物质与电芯壳体材料之间发生反应，使得电芯壳体出现受损、腐蚀和失效的过程。
腐蚀的形式多种多样，可能是物质的直接侵蚀、电化学的氧化还原反应、离子交换等等。
了解电芯壳体腐蚀机理对于电池性能的提升和安全性的保障具有重要意义。
通过研究电芯壳体腐蚀机理，可以深入了解腐蚀形成的原因、途径和影响因素，为针对性地改进电芯壳体材料、设计电池结构以及制定相应的腐蚀防护措施提供科学依据。
本文将对电芯壳体腐蚀的机理进行详细探讨。
首先，我们将介绍电芯壳体腐蚀的基本概念和类型。
接着，我们将详细分析电芯壳体腐蚀的主要因素和影响机制。
最后，我们将总结电芯壳体腐蚀机理的要点，并提出相应的改进和防护措施，以期对电池的长期稳定运行提供有益的启示和指导。
通过对电芯壳体腐蚀机理的研究和理解，我们可以更好地认识电池的性能和寿命，为电池行业的可持续发展作出贡献。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将从以下几个方面对电芯壳体腐蚀机理进行详细探讨：1.2.1 前期研究回顾：首先对电芯壳体腐蚀机理的前期研究进行回顾和总结。
介绍已有的相关研究成果，包括电芯壳体腐蚀的发现历程、相关研究方法和实验结果等。
通过回顾前期研究，可以了解到已有的研究成果和发现，为本文的研究提供背景和基础。
1.2.2 腐蚀机理分析：在本部分中，将详细分析电芯壳体腐蚀的机理。
对电芯壳体腐蚀的原因进行探讨，包括化学性腐蚀和电化学腐蚀等方面的机制分析。
通过对腐蚀机理的深入研究，可以揭示电芯壳体腐蚀的本质和规律，为后续的防腐措施提供理论依据。
腐蚀的原理
腐蚀的基本原理什么是腐蚀呢？腐蚀危害遍及日常生活和几乎所有的行业，给人们带来了巨大的经济损失，造成了灾难性的事故，消耗了宝贵的自然资源。
在工业化国家，腐蚀破坏导致的经济损失估计占国民生产总值的3%～5%。
世界各国的腐蚀与防护专家普遍认为，如能应用近代腐蚀科学知识及防腐技术，腐蚀的经济损失可降低20%～30%。
在非专业的场合，对于金属腐蚀大致有着三种不同的解释。
有人说腐蚀是金属的氧化反应结果；有人说腐蚀是化学反应的结果；也有人说腐蚀是由于腐蚀电池所造成的。
应该说以上的解释都只对了一部分，其实金属的腐蚀包含了以上三种形式。
腐蚀电池可在两种不同金属元素间形成，由于不同金属本身的电偶序（即电位）存在着差别，当两种金属处于同一电解质中，并由导体连接这两种金属时，腐蚀电池就形成了。
电流通过导体和电解质形成电流回路，此时两种金属之间的电位差越大，则电路产生的电压越大。
腐蚀电池一旦形成，阳极金属表面因不断地失去电子，使金属原子转化为正离子，形成以氢氧化物为主的化合物，也就是说，阳极遭到了腐蚀；而阴极金属则相反，它不断地从阳极处得到电子，其表面因富集了电子，在电解质中几乎没有离子产生，金属表面始终原子状态，即没有腐蚀现象发生。
阴极保护技术就是在上述原理的基础上创造并发展起来的。
同一种金属结构内的腐蚀电池也是普遍存在的，它同样导致了金属的电化学腐蚀。
同种金属内部不同部位的电位差是因为金属内部不可避免地存在着晶间、应力、疲劳、电偶、缝隙等诸多因素而产生的，这些诸多的因素又是金属结构在冶炼、加工、安装、焊接等过程中造成的。
这就导致在同一金属结构内部存在着众多小范围的阳极区和大片的阴极区。
结构一旦处于电解质的环境中，腐蚀电池即开始工作。
由于阳极区是分散的、小范围的，故此时结构表现出来的是孔蚀，也称为点蚀。
以管道为例：由于上述的多种原因，管道某一处与另一处的电位可能存在着差异，因而在管道内部形成了阴极区和阳极区。
阴极区和阳极区之间的电位差即是形成腐蚀电池的基本条件。
金属腐蚀理论及腐蚀控制
金属腐蚀理论及腐蚀控制第一部分腐蚀原理一、均匀腐蚀速率1-1.根据表1-1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度v-和年腐蚀深度vp，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。
表1-1碳钢和铝在硝酸中的腐蚀试验数据试验介质样品材料矩形薄板样品尺寸（mm）腐蚀前重量W0（g）浸泡时间t（HR）腐蚀后重量W1（g）30%硝酸，25？碳钢20？40? 318.71534518.6739铝30？40? 516.18204516.13471-2. 奥氏体不锈钢和铝广泛用于硝酸工业。
根据表1-2中的数据，计算不锈钢和铝在两种硝酸溶液中的腐蚀速率VP，分析结果，并比较两种材料的耐腐蚀性。
表1-2不锈钢和铝在硝酸中的腐蚀试验数据试验介质试样材料圆形薄板试样尺寸(mm)腐蚀前重w0(g)浸泡时间t(tr)腐蚀后重w1(g)20%hno3,25?c不锈钢?30?422.336740022.2743铝?40?516.96462016.915198%hno3,85?c不锈钢?30?422.3367222.2906铝?40?516.96464016.92501-3.已知锌氧化生成的表面膜组成为zno，根据表1-3中所列的数据计算不同试验时间所得到的平均腐蚀速度vp，画出vp随时间变化的曲线。
所得结果说明了什么？表1-3 400℃时的锌含量？C氧化试验数据试验时间（HR）样品增重（mg/cm2）100.32200.45400.57600.64800.681200.761600.811-4将镁在0.5mol/lnacl溶液中浸泡100小时后，共释放330cm3氢气。
1-1rocifn?a?v试验温度25?c，压力760mmhg；试样尺寸为20?20?0.5(mm)的薄板。
计算镁试样的失重腐蚀速度vp。
（在25?c时水的饱和蒸汽压为23.8mmhg）1-5. 表面积为20cm2的铜样品为700？C在氧气中氧化2小时，消耗了13.6cm3的氧气（在25℃下测量，1atm）。
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维修费50万美元，停产造成的税收损失高达500万美元。
美国：1949年
55亿美元
1960～1969年 150～200亿美元
1975年
700亿美元
1982年
1269亿美元
2002年
5520亿美元
英国： 1969年 13.65亿英镑（27.3亿美元） 中国： 2002年 4979亿元（占当年GDP的5%)
腐蚀的对象 腐蚀的后果
要 素
腐蚀的性质
◆耐蚀性 指材料抵抗环境介质腐蚀的能力
◆腐蚀性 指环境介质腐蚀材料的强弱程度
◆腐蚀过程的本质
腐蚀
金属
金属化合物
冶炼
△G﹤0 自发过程
不可逆过程
按环境分类：
腐 蚀 的 分
大气腐蚀 土壤腐蚀 海水腐蚀 高温气体腐蚀 化工介质腐蚀 按形态分类：
类
全面腐蚀 局部腐蚀
腐蚀科学：研究腐蚀规律、腐蚀形态、影响因 素，为腐蚀工程指明控制途径，提供理论基础。
（国外:corrosion science) 腐蚀工程学：应用腐蚀理论解决实际腐蚀问题，
即各种腐蚀控制途径、措施和方法的应用。 (国外:corrosion engineering)
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经济损失包括直接损失和间接损失
◆ 直接损失：防护技术费用、腐蚀破坏后的
维修、更换费用、劳务费用。
◆ 间接损失：腐蚀破坏造成停工、停产；
物料流失；产品污染，质量下降，设备效 率降低，能耗增加；钢材浪费等。
举例
◆ 1975年美国芝加哥一个大的炼油厂一根15cm的不锈钢
弯管破裂引起爆炸和火灾，停产6周，这次腐蚀事故总
腐蚀科学技术的发展简况
电化学、电极过程动力学、金属学等学 科奠定了现代腐蚀科学的理论基础
Evans的腐蚀电池理论 Wagner的混合电位理论 Pourbaix的电位—pH平衡图 Stern的线性极化技术
本课程的内容
腐蚀科学技术分为腐蚀科学和腐蚀工程学（或 腐蚀控制学），又称为腐蚀与防护。
金属腐蚀原理（上册）
绪论
★ 什么是腐蚀？ ★ 腐蚀的危害 ★ 腐蚀科学技术的发展和本课程的内容
铜爵（夏代） 目前中国发现的最早期的青铜酒器之一
越王勾践宝剑
曾侯乙编钟（战国）
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★ 什么是腐蚀？
金属材料和周围环境发生化学或电化学而破坏。 定义：材料和周围环境发生的相互作用而破坏。
三 个 基 本
按相互作用的性质：
电化学腐蚀 物理腐蚀
均匀腐蚀速度的表示方法
失重腐蚀速度VV Δw st
年腐蚀深度Vp
Vp
Δh t
V-与Vp之间的换算
Vp
8.76
V d
单位：g∕mLeabharlann .h 单位：mm/y★腐蚀的危害
1. 造成巨大的经济损失 2. 造成金属资源和能源的浪费 3. 造成设备的破坏事故 4. 阻碍新技术的发展