§1.1 金属电化学腐蚀的基本概念(3) 腐蚀电池的类型
金属腐蚀的定义及分类
金属腐蚀的定义及分类金属腐蚀是指金属与周围环境中的物质或电化学作用发生反应，导致金属表面变质，甚至破坏金属结构和性能的过程。
金属腐蚀是对于环境保护和金属制品使用寿命等方面的重要问题。
下面，我们将对金属腐蚀进行分类和说明。
1. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指在电解质介质中，电化学反应与化学反应相结合导致金属腐蚀的过程。
一般情况下，电化学腐蚀是由于金属与溶液中存在的氧化还原电对发生反应，导致金属与环境发生相应的化学反应，并最终导致金属的腐蚀和损坏。
常见的电化学腐蚀有电解腐蚀、生物腐蚀和缝隙腐蚀等。
2. 化学腐蚀化学腐蚀是指金属在含有化学腐蚀介质的环境中，通过在金属表面上的物理化学反应而导致金属表面产生腐蚀现象。
化学腐蚀的发生是由于化学环境中存在的化学介质会被吸附在金属表面形成化学凝结物，进而导致金属表面加速腐蚀。
常见的化学腐蚀有腐蚀性气体腐蚀和液态金属腐蚀等。
3. 氧化腐蚀氧化腐蚀是指金属在氧气气体和水的环境中因氧气和水作用而导致的腐蚀现象。
在氧化腐蚀中，由于金属表面形成的氧化皮层密封缺陷，导致氧化腐蚀过程大大加速，最终导致金属材料的损坏。
常见的氧化腐蚀有锈蚀、烧蚀和高温氧化腐蚀等。
4. 物理腐蚀物理腐蚀是指金属在运动中受到磨擦、撞击等作用而导致的腐蚀现象。
在运动中，由于金属表面处于不断的接触状态下，所以金属局部表面会受到物理上的磨损和腐蚀，最终导致金属材料的破坏。
常见的物理腐蚀有磨损、冲蚀等。
总之，金属腐蚀是一个复杂的化学和物理过程，不同类型的腐蚀都有其独特的发生机制和特点。
因此，针对不同类型的腐蚀，应采取相应的腐蚀防治措施，以保障金属材料的性能和使用寿命。
第1章 金属电化学腐蚀基本理论
知识拓展
铁-H2O的电势-pH图
E/V ( A) 1.5 Fe3+ Fe2 O3 1.0 ( B )
将铁与
水的各种电
势-pH图合
O2
(b )
0.5
0 0.5
1.0 1.5
腐蚀区
( D)
在一起，对
讨论铁的防 腐有一定的
Fe
2+
H2O
Fe
(C )
H2
(a)
指导意义。
0
2
4
8 6 pH
10 12
14
被潮湿空气或雨水浸润，
空气中的 CO2 ,SO2 和海边 空气中的NaCl溶解其中， 形成电解质溶液，这样组 成了原电池 铜作阴极，铁作阳极
所以铁很快腐蚀形成铁锈。
H2或 H2O
CO2 SO2
Fe2+
O2
O2
H
Cu
+
H2 O
Fe
2e-
H2 O
H+
Cu
电化学腐蚀示意图
课堂互动
铁锈的组成
2+
铁在酸性介质中只能氧化成二价铁：
I: II:
金属离子和极性水分子之间的水化力 > 金属离子与电子之间的结合力 金属离子和极性水分子之间的水化力 < 金属离子与电子之间的结合力
III: 金属离子和极性水分子之间的水化力 ≈ 金属离子与电子之间的结合力
三类双电层
1类：金属侧荷负电，溶液侧荷正电：
M ne mH2O
n
M mH2O ne
(3) (A)(D) 线以左区 域是铁的腐蚀区，要 远离这个区域。 常用油漆、塑料 或金属在铁的表面形 成保护层，将铁与氧 气、水、氢离子隔离 或用强氧化剂在 铁的表面形成致密的 氧化铁层，使铁钝化
第一章 金属腐蚀的基本原理腐蚀原理
一些金属在某些介质中的平衡电位
每天进步一点点……
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。
Chemical Corrosion and Anticorrosion
每天进步一点点……
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
lg
PO 2 (COH )4
每天进步一点点……
氧浓差电池实例
每天进步一点点……
(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。
每天进步一点点……
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。
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
金属电化学腐蚀的原理
目录
• 金属电化学腐蚀的基本概念 • 金属电化学腐蚀的原理 • 金属电化学腐蚀的影响因素 • 金属电化学腐蚀的防护措施 • 金属电化学腐蚀的应用
01
金属电化学腐蚀的基本概念
定义与分类
定义
金属电化学腐蚀是指金属与周围介质发生电化学反应，导致金属的损坏或变质。
分类
根据腐蚀机理，金属电化学腐蚀可分为阳极反应和阴极反应。阳极反应是指金 属原子失去电子成为阳离子，而阴极反应则是指介质中的氧化剂获得电子的过 程。
腐蚀速率和腐蚀速率方程
腐蚀速率
表示金属腐蚀的快慢程度，通常以单 位时间内金属损失的质量或厚度来表 示。
腐蚀速率方程
描述腐蚀速率与各种影响因素之间关 系的数学方程。这些影响因素包括金 属的性质、介质的性质、温度、压力 等。
腐蚀的危害
01
资源浪费
金属腐蚀导致大量金属资源浪费， 降低了资源的利用率。
环境污染
04
金属电化学腐蚀的防护措施
改变金属的成分和结构
合金化
通过在金属中加入其他元素，形成合金，以提高金属的耐腐 蚀性。例如，不锈钢就是通过在铁中加入铬、镍等元素制成 的，具有良好的耐腐蚀性。
非活性金属
选择那些不容易发生电化学反应的金属，如金、铂、不锈钢 等，这些金属不容易与其他物质发生化学反应，因此具有很 好的耐腐蚀性。
03
金属电化学腐蚀的影响因素
环境因素
湿度
湿度是金属腐蚀的重要环境因素。在潮湿环境中，金属表面容易 形成水膜，从而引发电化学腐蚀。
温度
温度的升高会加速金属的腐蚀速率。高温环境下，金属表面的水膜 容易蒸发，留下盐分等导电介质，促进电化学腐蚀。、盐等，能与金属发生化学反 应，导致腐蚀。
腐蚀电池的类型
[1]p31-34: 腐蚀电池的类型根据组成腐蚀电池的电极尺寸大小及阴、阳极区分布随时间的稳定性，并考虑到促使形成腐蚀电池的影响因素和腐蚀破坏的特征，一般可将腐蚀电池分为三大类：宏观腐蚀电池、微观腐蚀电池和亚微观腐蚀电池。
一，宏观腐蚀电池，这类腐蚀电池通常是指由肉眼可见的电极所构成，如图2—9所示。
这类腐蚀电池的阴极区和阳极区往往保持长时间的稳定，因而导致明显的局部腐蚀。
1．异金属接触电池。
不同的金属浸于不同的电解质溶液中，当电解液连通且两金属短路时，即构成宏观腐蚀电池，如图2—9(a)所示的短路丹聂尔电池，其中锌为阳极，被溶解，铜为阴极，溶液中的Cu2+离子在阴极上接受电子而被还原，析出铜。
不同的金属在同一电解液中相接触，即构成电偶电池(Galvanic Cell)。
实际上，金属结构中常出现不同金属相接触的情况，在电解液存在的情况下可形成宏观腐蚀电池。
这时，可观察到电位较负的金属(阳极)腐蚀加快，而电位较正的金属(阴极)腐蚀减慢，甚至得到完全保护。
构成这种腐蚀电池的两种金属电极电位相差愈大，可能引起的腐蚀愈严重。
这种腐蚀破坏称为电偶腐蚀(Galvanic Corrosion)或双金属腐蚀(Bimetallic Corrosion)。
例如，舰船的推进器是青铜制成的，如图2—9(b)。
舰船在海洋中，由于青铜的电位比钢制船壳的正得多，从而构成腐蚀电池。
钢制船壳成为阳极而遭到腐蚀。
再如，铝制容器用铜铆钉铆接时，当铆接处位于电解液中，由于铝的电位比铜负，便形成了腐蚀电池。
结果，铆钉周围的铝为阳极，遭到腐蚀，而铜铆钉为阴极，受到保扩。
2．浓差电池，同一种金属浸入不同浓度的电解液中，或者虽在同一电解液中但局部浓度不同，都可形成浓差腐蚀电池。
浓差腐蚀电池可分为金属离子浓差电池·(Metal Ion Concentration Cell)和差异充气电池(Differential Aeration Cell)或氧浓差电池(Oxygen Conce ntration Cell)。
§1.1 金属电化学腐蚀的基本概念(2) 腐蚀电池的概念
[复习] [引入]师生互相问好，教师清点人数。
回顾上周课的内容：1.常见的金属腐蚀现象就是金属最常见、最普通的腐蚀形式：电化学腐蚀2.金属电化学腐蚀的概念：金属与电解质溶液发生的电化学反应过程3.金属电化学腐蚀的实质：发生在金属与溶液界面上的多相界面反应—金属的电化学腐蚀现象↑+→+2442HZnSOSOHZn为什么铜能够加速稀硫酸对锌的电化学腐蚀作用呢？铜之所以会加速锌片在稀硫酸中的溶解速度，是因为铜和锌以及稀硫酸组成了一个原电池，而且铜的析氢电位较低。
而在两个电极上分别进行如下反应：阳极反应：锌电极电位较负，失去电子被氧化。
Zn ─→ Zn2＋＋ 2e阴极反应：铜片上，酸中的氢离子接受电子被还原，有氢气逸出。
2H＋＋ 2e ─→ H2整个电池反应为:Zn ＋2H＋─→Zn2＋＋ H2由于锌的氧化反应放出电子，而电子通过导线流到铜电极后，在铜上被氢离子的还原所消耗，这样就构成了一个电池回路，其结果是电极电位较[新课板书][板书] [讲解] 负的金属锌不断溶解成锌离子进入溶液，使锌遭到腐蚀。
因此，上面所说的原电池实际上就是一个腐蚀电池。
1.腐蚀电池的定义两种电极电位不同的金属互相接触并同时放入电解质溶液中，就组成了一个腐蚀电池或者说：金属的电化学腐蚀正是由于不同电极电位的金属在电解质溶液中构成了原电池而产生的，通常称为腐蚀电池(或腐蚀原电池)。
即：金属电化学腐蚀的本质：就是浸在电解质溶液中的金属表面上，形成了以金属为阳极的腐蚀电池。
2.腐蚀电池的组成条件（让学生看书，然后逐一讲解）那么腐蚀电池有哪些组成条件呢？1.不同金属或同一金属不同部位之间要存在电位差；（将两种活泼性不同的金属(或导电单质)(Pt和石墨为惰性电极，即本身不会得失电子)(一种是相对较活泼金属一种是相对较不活泼金属）-联系金属活泼性顺序表2.具有不同电位的金属或金属部位要短路相接；（不用导线连接后插入电解质溶液中，形成闭合回路）3.相互短接的金属或金属部位要共存于电解液中。
《金属的电化学腐蚀与防护》 知识清单
《金属的电化学腐蚀与防护》知识清单一、金属电化学腐蚀的基本概念1、电化学腐蚀的定义金属与电解质溶液接触时，发生原电池反应，较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
2、电化学腐蚀发生的条件电化学腐蚀发生需要两个条件：一是金属与电解质溶液接触；二是金属表面形成了原电池。
3、原电池的构成要素原电池由正极、负极、电解质溶液和闭合回路组成。
在电化学腐蚀中，较活泼的金属作为负极，发生氧化反应；较不活泼的金属或其他导体作为正极，发生还原反应。
二、常见的电化学腐蚀类型1、析氢腐蚀在酸性较强的溶液中，发生的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主。
例如，钢铁在酸性环境中，铁作为负极，电极反应式为：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺；氢离子在正极得到电子生成氢气，电极反应式为：2H⁺＋2e⁻＝ H₂↑。
2、吸氧腐蚀在中性或弱酸性溶液中，发生的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。
以钢铁为例，铁作为负极，电极反应式为：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺；氧气在正极得到电子，与水结合生成氢氧根离子，电极反应式为：O₂＋2H₂O ＋ 4e⁻＝ 4OH⁻。
三、影响金属电化学腐蚀的因素1、金属的活泼性越活泼的金属，越容易发生电化学腐蚀。
例如，在常见金属中，钾、钠、钙等金属非常活泼，容易被腐蚀。
2、电解质溶液的性质电解质溶液的酸碱性、浓度等都会影响电化学腐蚀的速率。
一般来说，酸性越强、浓度越大，腐蚀速率越快。
3、温度温度升高，反应速率加快，金属的电化学腐蚀也会加快。
4、氧气浓度在吸氧腐蚀中，氧气浓度越大，腐蚀速率越快。
四、金属电化学腐蚀的危害1、经济损失金属的腐蚀会导致金属制品的损坏和失效，需要频繁更换，造成巨大的经济损失。
例如，桥梁、船舶、管道等的腐蚀维修费用高昂。
2、安全隐患金属结构的腐蚀可能会降低其强度和稳定性，从而引发安全事故。
比如，飞机零部件的腐蚀可能会影响飞行安全。
3、资源浪费大量金属因腐蚀而报废，造成了资源的极大浪费。
五、金属电化学腐蚀的防护方法1、改变金属的内部结构例如，将钢铁制成不锈钢，通过添加铬、镍等元素改变其内部结构，增强抗腐蚀能力。
§1.1-金属电化学腐蚀的基本概念(1)-金属电化学反应式
§1.1-金属电化学腐蚀的基本概念(1)-金属电化学反应式23[组织教学] [复习][引入] [补充知识] [讲解][板书] [提问] [学生回答] [归纳][强调] [板书] [举例] 师生互相问好，教师清点人数。
简单回顾腐蚀的基本知识，包括各种：1、生活中常见的腐蚀现象？2、腐蚀的含义？3、化工生产中常见的腐蚀类型？这些常见的金属腐蚀现象就是金属最常见、最普通的腐蚀形式：电化学腐蚀§1.1 金属电化学腐蚀的基本概念§金属电化学腐蚀的概念金属与电解质溶液发生的电化学反应过程。
电解质溶液的概念：能导电的溶液。
通俗地来说，最常见的电解质溶液主要是是酸碱盐的水溶液。
即：酸碱盐+水→电解质溶液1、生活中最常见的酸、碱、盐？酸：盐酸HCl、硫酸、醋酸碱：苏打、小苏打盐：氯化钠金属电化学腐蚀的概念：金属与电解质溶液发生的电化学反应过程。
一、金属腐蚀的电化学反应式1.金属+酸∈析氢反应例：锌和盐酸的化学反应式：↑+→+22lnl2n HCZHCZ1分5分4[小结][引入] [归纳][教学方式] [自由讨论] [板书]提问学生来描述锌和盐酸的反应现象，然后对学生的发言进行总结，并详细描述锌片插入稀盐酸溶液中的一系列化学反应现象，来吸引学生的兴趣。
2.金属+碱（或中性溶液）吸氧反应例：铁和水的化学反应式：()OHOFOHFOOHF2323226)(ee436e4+↓→→++铁锈提问学生来描述铁生锈的生活现象，然后对学生的发言进行总结，并详细描述铁片生锈的整个化学反应过程及其颜色变化等一系列现象，来吸引学生的兴趣。
3.金属+盐∈置换反应（包括沉积反应）例：单质铁和硫酸铜溶液的化学反应式：↓+→+CuSOFCuSOF44ee提问学生来描述铁片插入硫酸铜溶液的生活现象，然后对学生的发言进行总结，并详细描述铁片插入硫酸铜溶液中的化学反应过程中铁片表面及溶液颜色变化等一系列现象，来吸引学生的兴趣二、腐蚀电化学反应的实质课堂教学时，与<金属腐蚀的电化学反应式>部分的内容分别一一对应地讲解，加深学生理解1.金属+酸∈析氢反应～氢离子例：锌和盐酸的电化学反应式：⎪⎩⎪⎨⎧⇒⇒↑⇒→+⇒⇒⇒→-++阴极反应还原反应成单质氢气的过程氢离子得到电子被还原阳极反应氧化反应成锌离子的过程单质锌失去电子被氧化22222HeHZneZn2.金属+碱（或中性溶液）∈吸氧反应～溶解氧5分5[设置疑问][学生回答] [教师解答][板书] [讲解][设置疑问][学生回答] [教师解答][自由讨论]例：铁和水的电化学反应式：⎪⎩⎪⎨⎧⇒⇒⇒→++⇒⇒⇒→--+阴极反应还原反应被还原成氢氧根的过程水中的溶解氧得到电子阳极反应氧化反应成亚铁离子的过程单质铁失去电子被氧化OHeOHOFeF442e2e2223.金属+盐∈置换反应（包括沉积）～高价金属离子例：单质铁和硫酸铜溶液的电化学反应式：⎪⎩⎪⎨⎧⇒⇒↓⇒→+⇒⇒⇒→-++阴极反应还原反应成单质铜的过程铜离子得到电子被还原阳极反应氧化反应成亚铁离子的过程单质铁失去电子被氧化u2ue2e22CeCFeF记忆口诀：还羊（氧）羊（阳）：金属腐蚀的电化学反应的阳极反应，总是金属被氧化成金属离子并放出电子的过程。
金属腐蚀机理及分类
1.1 金属的腐蚀机理1.1.1 金属腐蚀的定义金属及其制品在生产和使用过程中，在周围环境因素的作用下，发生破坏变质，改变了原有的化学、物理、机械等特性，称为金属腐蚀。
根据金属腐蚀过程，可以把腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。
1.1.2 化学腐蚀化学腐蚀是金属与环境介质直接发生化学反应而产生的损伤。
特点：○1在腐蚀过程中没有电流产生，○2腐蚀产物直接产生并覆盖在发生腐蚀的地方。
○3化学腐蚀往往在高湿的气体介质中发生。
钢铁在高温气体环境中很容易被腐蚀，如果同时有盐类或含硫物质存在，则会加速高温氧化，这称为热腐蚀。
1.1.3 电化学腐蚀航空器上所发生的腐蚀大多数属于电化学腐蚀。
一、原电池凡能将化学能转变为电能的装置称作原电池。
电化学腐蚀的最显著的特征是电化学腐蚀过程中有自由电子流动，产生电流。
二、电化学腐蚀与腐蚀电池电化学腐蚀就是在金属上产生若干原电池（实际上是短路原电池，即称腐蚀电池），金属成为阳极，遭到溶解而发生腐蚀。
形成原电池的条件：1、两种金属（或两个区域）之间存在电位差；2、两种金属之间有导电通路；3、有腐蚀环境或腐蚀溶液。
铝合金的电化学腐蚀：含有铜的铝合金构件处在潮湿的大气中，在其表面形成一层电解质溶液薄膜。
这就构成了腐蚀电池。
该腐蚀电池的阳极为电位较低的基体铝（-1.66V），阴极为电位较高的添加元素铜（+0.337V）。
电子由铝流向铜，铝遭到溶解。
根据组成腐蚀电池的大小，可以把腐蚀电池分为宏电池及微电池两类。
造成金属表面电位不同，形成微电池的原因很多，常见的有：（1）金属表面化学组成不均，夹杂有杂质。
（2）金属表面组织不均。
（3）金属表面生成氧化膜不均匀。
（4）金属表面物理状态不均匀。
金属在机械加工过程中，受到拉、压、剪切作用，或由于热处理不均匀，造成不同部位表面的内应力和变形不同。
通常，变形大，内应力高的地方为阳极，易受到腐蚀。
常见金属及其合金的电位：一、Mg及其合金，铝合金5052、5056、5036、6061、6063、5356二、Zn、Cd、除以上6种以外的铝合金三、除不锈钢之外的碳钢、合金钢、Fe、Pb、Sn四、Cu、Cr、Ni、Ag、Au、Pt、Ti、钴、铑、不锈钢同一组中，电位基本一致，基本不发生电化学腐蚀；不同组中，第一组电位最低，为阳极，被腐蚀。
金属的电化学腐蚀及电池的概念
金属的电化学腐蚀及电池的概念电化学腐蚀是指在金属与溶液接触的条件下，由于电化学反应导致金属的损失和溶液中物质的释放的一种现象。
而电池则是一种能够将化学能转化为电能的装置。
本文将介绍金属的电化学腐蚀及电池的概念，并探讨二者之间的联系。
一、金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀是金属与周围环境中的溶液发生的一种电化学反应导致金属发生氧化损失的过程。
这一过程主要涉及两个基本反应：阳极反应和阴极反应。
阳极反应是金属本身的氧化，而阴极反应则是还原反应。
腐蚀的产生可以通过以下方程式表示：M → M^n+ + ne^-（阳极反应）2nH^+ + 2e^- → H2（阴极反应）这些反应产生的电流也被称为腐蚀电流，而腐蚀速率则取决于电流密度。
在腐蚀过程中，金属表面逐渐溶解，并形成无定型的金属离子和氧化物等产物。
二、电池的概念电池是一种将化学能转化为电能的设备。
其基本机制是通过两个半电池（即氧化半反应和还原半反应）之间的电子流动来产生电流。
电池由正极、负极和电解质组成。
正极是发生氧化反应的地方，负极则是发生还原反应的地方，而电解质则是连接正负极并允许离子在其中移动的介质。
电池的工作原理可以通过以下方程式表示：M（正极）→ M^n+ + ne^- （氧化反应）M'^n+ + ne^- → M'（负极）（还原反应）电迁移会在电解质中引起离子在正负极之间的传递，形成电势差，并导致电流的流动。
根据不同的反应类型和电子流动方向，可以将电池分为原电池和电解池。
三、金属的电化学腐蚀与电池的联系金属的电化学腐蚀与电池之间存在一定的联系。
事实上，我们可以将电化学腐蚀看作是一种“自发电池”的过程。
在金属腐蚀时，金属发生氧化反应并释放电子（作为电流）。
这些电子通过电解质传递到另一个区域（即金属的表面），在那里发生还原反应。
这样，金属腐蚀过程中的电化学反应形成了一个电池。
例如，铁的电化学腐蚀反应可以表示为：Fe → Fe^2+ + 2e^-（阳极反应）2H^+ + 2e^- → H2（阴极反应）这两个半反应构成了一个铁电池。
金属腐蚀原理简介
2.设计选材时，采用某些耐缝隙腐蚀的材料，可以延长设备寿命。例如采用高钼铬镍不
锈钢、哈氏合金等，但由于价格昂贵，未能广泛使用。
电偶腐蚀
异种金属彼此接触或通过其它导体连通，处于同一个介质中，会造成接触部位的局部腐蚀。其中电位较 低的金属溶解速度增大，电位较高的金属溶解速度反而减小，这种腐蚀称为电偶腐蚀，或称接触腐蚀、 双金属腐蚀，异金属腐蚀 。 机理：混合电位理论。 在彼此偶接以后，电位比较低的M2成为阳极，电位比较高的M1为阴极，并有电偶电流从M1流向M2，因 而M2发生阳极极化，M1发生阴极极化。当极化达到稳定时，总阴极极化曲线与总阳极极化曲线的交点 所对应的电位Ec即为偶对的混合电位，对应的腐蚀电流ic即为电偶电流。 此时M2的腐蚀电流从icorr2增加到i’corr2，说明比其单独存在时腐蚀速度增加了，而M1则相反，它的腐蚀 电流从icorr1降到i’corr1，说明偶合后比单独存在时腐蚀速度下降了。 电偶腐蚀电池中，阳极体金属腐蚀速度增加的效应，称为接触腐蚀效应，而阴极体金属腐蚀速度减小的 效应，称为阴极保护效应。两种效应同时存在，互为因果。
小结
金属电化学腐蚀机理可帮助进行极化实验结果的分析，利用各种极化产生的根本原 因来改善材料的性质，在阅读文献时可以从更深层次来分析电化学分析数据产生的 原因，从而针对该材料的性质来进行相应的材料改进。 从一具体的材料成分上来计算分析该腐蚀现象所出现的内在原因。 从理论上对腐蚀情况作出解释。
极化：电极上有电流通过时，电动势偏离了平衡电位。故又分阴极极化和阳极极化。
极化电流：对腐蚀系统通入的外加电流。 腐蚀速度：用阳极电流密度表示，阳极腐蚀金属发生氧化反应。 过电位：描述电极电位偏离的程度，即极化程度。极化程度越高，腐蚀速度速度越小。 活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态时所需要的能量。
金属电化学腐蚀基本原理
CHAPTER 05
金属电化学腐蚀检测与评估方法
外观检查法
目视检测
通过肉眼观察金属表面是否存在变色、锈蚀 、裂纹等现象，初步判断腐蚀情况。
放大镜检测
使用放大镜对金属表面进行仔细观察，查看 微小的腐蚀痕迹和裂纹。
厚度测量法
超声波测厚
利用超声波技术测量金属板材的厚度，通过 测量值与原始厚度的比较，判断腐蚀程度。
简要介绍金属电化学腐蚀研究的起源、发展历程和重要成果。
金属电化学腐蚀研究现状
概述当前金属电化学腐蚀研究的主要方向、研究方法和取得的代表 性成果。
金属电化学腐蚀研究应用
列举金属电化学腐蚀研究在工业、能源、环保等领域的应用案例， 说明其重要性和实际意义。
未来研究方向与挑战
未来研究方向
根据当前研究现状和实际需求， 提出未来金属电化学腐蚀研究的 主要方向，如新型材料、新能源 领域的应用等。
腐蚀均匀地发生在金属表 面，使金属整体变薄。
原因
一般是由于金属材料本身 存在缺陷或者环境因素如 温度、湿度、腐蚀介质等 共同作用。
局部腐蚀
定义
金属表面某些部位发生腐 蚀的现象。
特征
腐蚀集中在金属表面的某 些特定区域，其他区域几 乎不受影响。
原因
一般是由于金属材料表面 的不均匀性、应力集中、 缝隙或钝化膜破裂等因素 导致。
金属电化学腐蚀基本原 理
汇报人：
202X-12-21
CONTENTS 目录
• 金属电化学腐蚀概述 • 金属电化学腐蚀机理 • 金属电化学腐蚀类型与特征 • 金属电化学腐蚀防护方法与技术 • 金属电化学腐蚀检测与评估方法 • 金属电化学腐蚀研究现状与展望
CHAPTER 01
金属电化学腐蚀概述
金属的电化学腐蚀及电池的概念
金属的电化学腐蚀及电池的概念金属的电化学腐蚀及电池的概念电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中发生的一种物理化学反应过程，导致金属表面的破坏和金属物质的溶解。
电池则是利用电化学反应来产生电流的装置。
本文将详细介绍金属的电化学腐蚀过程以及电池的基本概念。
一、金属的电化学腐蚀1. 腐蚀的定义与原因腐蚀是物质与环境的相互作用过程，其中金属在特定条件下与环境中的氧气、湿度、酸、碱等发生反应，导致金属表面质量和性能的损失。
金属的腐蚀主要是由于电化学反应引起的。
2. 电化学腐蚀的基本过程金属腐蚀是由于金属表面的阳极和阳极周围形成的阳极表面与金属内部的阴极之间的电荷传递过程。
在电解质溶液中，金属会发生氧化反应，形成阳极。
同时，电解质中的氧化物或还原物则在金属表面发生还原反应，充当了阴极的角色。
这样，金属表面就会产生电流，从而导致金属被腐蚀。
3. 腐蚀的影响因素金属腐蚀受到多种因素的影响，包括电解质浓度、温度、金属的化学成分和表面处理等。
高浓度的电解质、高温环境、金属杂质和缺陷都会加速金属的腐蚀。
二、电池的概念1. 电池的定义与组成电池是一种将化学能转化为电能的装置。
它由正极、负极和电解质组成。
正极和负极分别是氧化反应和还原反应发生的位置，而电解质则在正负极之间传递离子。
当正负极之间相互连接时，电化学反应会释放出电子，从而形成电流。
2. 电池的工作原理电池的工作原理基于两种半反应：氧化和还原反应。
正极的氧化反应会释放出电子，而负极则会接收这些电子进行还原反应。
这个电荷失衡的过程导致了电流的产生。
而电解质则通过离子的传递来维持正负极之间的化学反应。
3. 常见的电池类型目前市面上常见的电池类型包括干电池、铅酸电池、锂离子电池等。
干电池以氧化锌和碳作为正负极材料，以电解质的纸浆作为导电介质。
铅酸电池则利用铅和氧化铅作为正负极材料，硫酸则充当电解质。
锂离子电池是最常见的可充电电池类型，利用锂及其化合物作为正负极材料，有机溶剂则作为电解质。
金属腐蚀机理及分类
1.1 金属的腐蚀机理1.1.1 金属腐蚀的定义金属及其制品在生产和使用过程中，在周围环境因素的作用下，发生破坏变质，改变了原有的化学、物理、机械等特性，称为金属腐蚀。
根据金属腐蚀过程，可以把腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。
1.1.2 化学腐蚀化学腐蚀是金属与环境介质直接发生化学反应而产生的损伤。
特点：○1在腐蚀过程中没有电流产生，○2腐蚀产物直接产生并覆盖在发生腐蚀的地方。
○3化学腐蚀往往在高湿的气体介质中发生。
钢铁在高温气体环境中很容易被腐蚀，如果同时有盐类或含硫物质存在，则会加速高温氧化，这称为热腐蚀。
1.1.3 电化学腐蚀航空器上所发生的腐蚀大多数属于电化学腐蚀。
一、原电池凡能将化学能转变为电能的装置称作原电池。
电化学腐蚀的最显著的特征是电化学腐蚀过程中有自由电子流动，产生电流。
二、电化学腐蚀与腐蚀电池电化学腐蚀就是在金属上产生若干原电池（实际上是短路原电池，即称腐蚀电池），金属成为阳极，遭到溶解而发生腐蚀。
形成原电池的条件：1、两种金属（或两个区域）之间存在电位差；2、两种金属之间有导电通路；3、有腐蚀环境或腐蚀溶液。
铝合金的电化学腐蚀：含有铜的铝合金构件处在潮湿的大气中，在其表面形成一层电解质溶液薄膜。
这就构成了腐蚀电池。
该腐蚀电池的阳极为电位较低的基体铝（-1.66V），阴极为电位较高的添加元素铜（+0.337V）。
电子由铝流向铜，铝遭到溶解。
根据组成腐蚀电池的大小，可以把腐蚀电池分为宏电池及微电池两类。
造成金属表面电位不同，形成微电池的原因很多，常见的有：（1）金属表面化学组成不均，夹杂有杂质。
（2）金属表面组织不均。
（3）金属表面生成氧化膜不均匀。
（4）金属表面物理状态不均匀。
金属在机械加工过程中，受到拉、压、剪切作用，或由于热处理不均匀，造成不同部位表面的内应力和变形不同。
通常，变形大，内应力高的地方为阳极，易受到腐蚀。
常见金属及其合金的电位：一、Mg及其合金，铝合金5052、5056、5036、6061、6063、5356二、Zn、Cd、除以上6种以外的铝合金三、除不锈钢之外的碳钢、合金钢、Fe、Pb、Sn四、Cu、Cr、Ni、Ag、Au、Pt、Ti、钴、铑、不锈钢同一组中，电位基本一致，基本不发生电化学腐蚀；不同组中，第一组电位最低，为阳极，被腐蚀。
最新金属第三章电化学腐蚀
CO2+H2O=H2CO3=H＋＋HCO3-
铝和铜放在含有H＋、OH-、HCO3-电解质溶液中形 成腐蚀电池。铝为阳极，铜为阴极，电极反应如下：
阳极： Al－3e Al3+ 阴极： (中性介质）O2 十2H2O十4e 4OH-
金属第三章电化学腐蚀
第一节 腐蚀电池
一 腐蚀电池 二 金属腐蚀的电化学历程 三 腐蚀电池的类型
电化学腐蚀
当金属与电解质溶液接触时，由于电化学 作用而引起的腐蚀叫做电化学腐蚀。其腐蚀 原理与化学腐蚀不同,它是以不同的金属(或 导电非金属)为两极形成腐蚀电池的结果。
金属的电化学腐蚀的机理与原电池原理相 同，通常把腐蚀中的电池，称为腐蚀电池； 同时把腐蚀电池的负极(失电子的电极)称为 阳极，把正极(得电子的电极)称为阴极。
晶间腐蚀、氢腐蚀－(力学/电阻变化) 电化学腐蚀－阳极电流密度
三 电化学腐蚀速度－阳极电流密度
阳极：失电子数～金属溶解量 1 法拉第定律
W ( g ) QA ItA It N Fn Fn F
Q It电量 (电流强度 时间) W 金属的溶解量 N A / n 原子量 /价数 克当量 F－法拉第常数96500库仑(安培 秒)
氧浓差腐蚀（又称差异充气腐蚀） 在生产中常常遇到，如金属裂缝深处的 腐蚀，浸入水中的支架埋入地里的铁柱 和水封式储气柜的腐蚀等等。
氧 电 极 ： O 2 2 H 2O 4 e 4O H
o
0 .0 5 9 4
lg
PO 2 [O H ]4
阴 极 ： O 2 2 H 2O 4 e 4O H 阳 极 ： F e - 2e F e2
金属的电化学腐蚀
金属的电化学腐蚀
6. 定期检查和维护 定期对金属设备进行检查和维护，及时发现和处理腐蚀问题
金属的电化学腐蚀
总结
金属的电化学腐蚀是一个复杂的问题，涉及到金属学、电化学、环境科学等多个领域。为 了预防和控制金属的电化学腐蚀，我们需要采取综合性的措施，包括合理选材、表面处理 、改善环境、缓蚀剂应用、电化学保护和定期检查和维护等。这些措施的有效实施可以大 大减少金属的电化学腐蚀，提高设备的使用寿命和安全性。同时，对于金属电化学腐蚀的 监测和检测也是非常重要的，可以及时发现和预测腐蚀问题，为采取相应的防护措施提供 依据
金属的电化学腐蚀
2020-xx-xx
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目录
金属的电化学腐 蚀
1
金属的电化学腐蚀
金属的电化学腐蚀
金属的电化学腐蚀概述
金属电化学腐蚀概述 金属的电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中发生氧化还原反应而引起的腐蚀。这种腐蚀通常 是由于金属表面形成原电池而加速的。原电池是由两个电极(阴极和阳极)和一个电解质组成 的。在腐蚀过程中，阳极金属失去电子而被氧化，阴极则接受电子而被还原 金属电化学腐蚀的原理 金属的电化学腐蚀是由于金属表面的微观不均匀性引起的。例如，金属表面可能存在划痕、 缺陷、裂缝等，这些地方成为阳极，而其他表面则为阴极。阳极处的金属原子失去电子成为 离子，而阴极处则接受电子还原为原子。这种过程加速了金属电化学腐蚀
金属电化学腐蚀的监测和检测
金属电化学腐蚀的监测和检测 1. 重量法 在腐蚀介质中浸泡试样一段时间后，取出试样进行称重。通过比较试样在腐蚀前后的重量 变化，可以计算出试样的腐蚀速率。这种方法适用于均匀腐蚀和局部腐蚀，但需要较长时 间的试验和测量
金属的电化学腐蚀
2. 失重法 在腐蚀介质中浸泡试样一段时间后，取出试样进行洗涤、干燥等处理，然后测量其重量变 化。通过比较试样在腐蚀前后的重量变化，可以计算出试样的腐蚀速率。这种方法简单易 行，但只适用于均匀腐蚀 3. 增重法 在试样表面涂覆一层腐蚀介质，然后加热使介质干燥。冷却后，称量试样的重量增加量， 可以计算出腐蚀介质的吸附量。这种方法适用于局部腐蚀和缝隙腐蚀，但需要严格控制实 验条件 4. 电阻法
高中化学：金属的电化学腐蚀知识点总结
高中化学：金属的电化学腐蚀知识点总结（1）金属腐蚀内容：（2）金属腐蚀的本质：都是金属原子失去电子而被氧化的过程（3）金属腐蚀的分类：化学腐蚀—金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀电化学腐蚀—不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应。
比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
化学腐蚀与电化腐蚀的比较（4）、电化学腐蚀的分类：析氢腐蚀——腐蚀过程中不断有氢气放出①条件：潮湿空气中形成的水膜,酸性较强（水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体）②电极反应：负极: Fe – 2e-= Fe2+正极: 2H++ 2e- = H2 ↑总式：Fe + 2H+= Fe2+ + H2 ↑吸氧腐蚀——反应过程吸收氧气①条件：中性或弱酸性溶液②电极反应：负极: 2Fe – 4e-= 2Fe2+正极: O2+4e-+2H2O = 4OH-总式：2Fe + O2+2H2O =2 Fe(OH)2离子方程式：Fe2++ 2OH- = Fe(OH)2生成的Fe(OH)2被空气中的O2氧化，生成Fe(OH)3，Fe(OH)2+ O2+ 2H2O == 4Fe(OH)3Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·x H2O（铁锈主要成分）规律总结：金属腐蚀快慢的规律：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀防腐措施由好到坏的顺序如下：外接电源的阴极保护法＞牺牲负极的正极保护法＞有一般防腐条件的腐蚀＞无防腐条件的腐蚀二、金属的电化学防护1、利用原电池原理进行金属的电化学防护（1）、牺牲阳极的阴极保护法原理：原电池反应中，负极被腐蚀，正极不变化应用：在被保护的钢铁设备上装上若干锌块，腐蚀锌块保护钢铁设备负极：锌块被腐蚀；正极：钢铁设备被保护（2）、外加电流的阴极保护法原理：通电，使钢铁设备上积累大量电子，使金属原电池反应产生的电流不能输送，从而防止金属被腐蚀应用：把被保护的钢铁设备作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，均存在于电解质溶液中，接上外加直流电源。
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[组织教学] [复习]
[引入]
[板书] [讲解]
师生互相问好，教师清点人数。
回顾上周课的内容：
1.腐蚀电池的概念
两种不同的金属互相接触并同时放入电解质溶液中，就组成了一个腐蚀电池
2.腐蚀电池的组成条件
1.不同金属
2.电解质溶液
3.短路连接
原电池腐蚀电池
三、腐蚀电池的类型
根据腐蚀电池中电极大小不同，可分为
●宏电池腐蚀
●微电池腐蚀
(一)宏电池腐蚀
1.电偶腐蚀电池(腐蚀电偶)（局部腐蚀）
不同的金属浸于相同或不相同的电解质溶液中
[举例]
[板书] [讲解]
[举例]
[板书] [讲解]
[举例]
轮船船尾部分结构
1-船壳（钢板） 2- 推进器（青铜）
2.浓差电池
1)金属离子浓差电池（铜）：同一金属
与不同金属离子浓度的电解质溶液
相接触
金属离子浓差电池
Cu在稀溶液中易失电子。
溶液中金属离子
浓度越稀，电极电位越低；
浓度越大，电极电位越高
电子由金属离子的低浓度区（阳极）流向高浓度区（阴极）。
2)氧浓差电池（铁）：
同一金属与不同含氧量的电解质溶液相
接触→形成缝隙腐蚀或水线腐蚀
.
[板书] [讲解]
[举例]
[板书] [讲解]
[举例] 造成缝隙腐蚀的主要因素，危害性大。
O
2
+2H
2
O+4e → 4OH- （阴极反应）
氧的分压越高，电极电位越高。
介质中溶解氧浓度越大，氧电极电
位越高；而氧浓度较小处则电极电位较低称为腐蚀电池的阳极。
(一)微电池腐蚀
金属表面的电化学的不均匀性形成的自发而
又均匀的腐蚀。
1）金属化学成分的不均匀性（Fe
3
C和石墨；
FeZn
7
）
例如，工业生产中，纯锌-FeZn
7
、碳钢- Fe
3
C、铸铁-石墨等杂质，在腐蚀介质中，金属表面就会形成许多微阴极、微阳极，因此导致腐蚀。
2）组织结构的不均匀性（金属或合金组织内晶粒与晶界的电极电位不同）
比如，金属表面存在裂纹的情况
[板书] [讲解]
[举例]
[板书] [讲解]
[举例] [课堂小结] [作业] 例如：晶粒-晶界腐蚀微电池，晶界作为阳极而优先发生腐蚀<缝隙腐蚀>
3）金属物理状态的不均匀性
各部分应力分布不均匀或形变不均匀，钢板弯曲处、铆钉头部区域容易发生腐蚀。
4）金属表面膜的不完整性
腐蚀电池的类型
1.宏电池腐蚀
⑴电偶腐蚀电池
⑵浓差电池
a.金属离子浓差电池
b.氧浓差电池
2.微电池腐蚀
⑴电偶腐蚀电池
⑵浓差电池
1．课外作业：常见的腐蚀电池的类型，并适当举例说明？。