吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别.doc
腐蚀学原理--第四章 析氢腐蚀与吸氧腐蚀资料
4.1.3 析氢腐蚀的控制过程
1 阴极控制
锌在酸中的溶解就是阴极控制下的 析氢腐蚀，腐蚀速度主要取决于析 氢过电位的大小。
由于Zn的溶解反应有低的活化极 化，而氢在Zn上的析出过电位却 非常高，因此Zn的析氢腐蚀为阴 极控制。这种情况下，若Zn中含 有较低氢过电位的金属杂质，如 Cu、Fe等，阴极极化减小，使腐 蚀速度增大。相反，如果Zn中加 入汞，由于汞上的析氢过电位很高， 可使Zn的腐蚀速度大大下降。
3．混合控制
铁和钢在酸性溶液中的析氢腐蚀中存在着阴、 阳极混合控制，因为阴、阳极极化大约相同。 在给定电流密度下，碳钢的阳极和阴极极化都 比纯Fe的低，这意味着碳钢的析氢腐蚀速度比 纯 Fe大。钢中含有杂质 S时，可使析氢腐蚀速 度增大。因为一方面可形成 Fe—FeS局部微电 池，加速腐蚀；另一方面，钢中的硫可溶于酸 中，形成 S2- 离子。由于 S2- 极易极化而吸附在 铁表面，强烈催化电化学过程，使阴、阳极极 化度都降低，从而加速腐蚀。 若含 S 的钢中加入 Cu 或 Mn ，其作用有二，一 是其本身是阴极，可加速Fe的溶解；另一方面 却可抵消 S 的有害作用。因为溶解的 Cu+ 又沉 积在 Fe 表面，与吸附的 S2- 离子形成 Cu2S ，在 酸中不溶(溶度积为10-48)。因此可消除S2-对电 化学反应的催化作用。加入Mn也可抵消S的有 害作用，因为一方面可形成低电导的MnS；另 一方面减少了铁中的 S 含量，而且 MnS 比 FeS 更易溶于酸中。
如果溶液中含有铂离子，它们 将在腐蚀金属Fe上析出，形成 附加阴极。氢在Pt上的析出过 电位比在Fe上小得多，从而加 速Fe在酸中的腐蚀(图4-3)。
如果溶液中含有某种表 面活性剂，会在金属表 面吸附并阻碍氢的析出 ，大大提高析氢过电位 。这种表面活性剂就可 作为缓蚀剂，防止金属 的腐蚀。 溶液的pH值对析氢过电 位的影响是在酸性溶液 中，氢过电位随 pH 值增 加而增大；而在碱性溶 液中，氢过电位随 pH 值 增加而减小。
第 4 章 析氢腐蚀与吸氧
4.2 吸氧腐蚀
二. 氧的阴极还原过程及过电势
氧从空气中进入溶液并迁移到阴极表面发生还原反应，包括 个过程 氧从空气中进入溶液并迁移到阴极表面发生还原反应，包括4个过程 阴极极化曲线的三个区域： 阴极极化曲线的三个区域： 1. 当阴极电流密度较小，且供氧充分时，阴极极化过程的速度决定氧的离子化反应 当阴极电流密度较小，且供氧充分时， 2. 阴极电流密度增大，出现了浓差极化 阴极电流密度增大， 3. 当阴极反应速度＝极限扩散电流密度时，出现新的阴极极化 当阴极反应速度＝极限扩散电流密度时，
3. 当V输＝V反时，吸氧腐蚀同时受电化学极化和扩散浓差极化控制。 反时，吸氧腐蚀同时受电化学极 吸氧腐蚀的过程及特点 1. 如腐蚀金属在溶液中的电势较高，腐蚀过程中氧的传递速度大，金 如腐蚀金属在溶液中的电势较高，腐蚀过程中氧的传递速度大， 属腐蚀速度主要由氧在电极上的放电速度决定； 属腐蚀速度主要由氧在电极上的放电速度决定；阳极极化曲线与阴 极极化曲线相交于氧还原反应的活化区。 极极化曲线相交于氧还原反应的活化区。 2. 如腐蚀金属在溶液中的电势很低，腐蚀过程中氧的传递速度太小， 如腐蚀金属在溶液中的电势很低，腐蚀过程中氧的传递速度太小， 阴极过程将由氧去极化和氢离子去极化两个反应共同组成； 阴极过程将由氧去极化和氢离子去极化两个反应共同组成；此时腐 蚀电流大于氧的极限扩散电流 3. 如腐蚀金属在溶液中的电势较低，且处于活性溶解状态，而氧的传 如腐蚀金属在溶液中的电势较低，且处于活性溶解状态， 输速度又有限，则金属腐蚀速度将由氧的极限扩散电流密度决定。 输速度又有限，则金属腐蚀速度将由氧的极限扩散电流密度决定。 阳极极化曲线与阴极极化曲线相交于氧的扩散控制区。 阳极极化曲线与阴极极化曲线相交于氧的扩散控制区。
1. 当V输》V反时，阴极去极化反应是控制因素，即有充足的氧化剂到达阴极。 阴极去极化反应是控制因素，即有充足的氧化剂到达阴极。 2. 当V输《V反时，氧向阴极表面的输送是控制步骤。 氧向阴极表面的输送是控制步骤。 空气中的氧输送到被腐蚀件的阴极表面上，要经历一个复杂的过程。 空气中的氧输送到被腐蚀件的阴极表面上，要经历一个复杂的过程。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀
氧的浓度对扩散控制的腐蚀过程影响示意图
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2、溶液流速的影响 在氧浓度一定的条件下，极限扩散电流密度与扩散层厚度成 反比。溶液流速越大，扩散层厚度越小，氧的极限扩散电流 密度就越大，腐蚀速度也就越大。
金属腐蚀与防护（2009-2010学年)
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在碱性溶液中，在电极上还原的不是氢离子，而是水分子， 析氢的阴极过程按下列步骤进行： 1.水分子到达电极与氢氧离子离开电极 2.水分子电离及氢离子还原生成吸附在电极表面的氢原子 H2O →H++OHH+ +M(e)→MH
3.吸附氢原子的复合脱附 MH + MH→H2+2M 或电化学脱附 MH + H+ +M(e)→H2↑+2M 4、氢分子形成气泡析出
金属腐蚀与防护（2009-2010学年)
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铝、不锈钢等有钝化膜的金属在稀酸中的腐蚀属阳极控制。 因金属离子进入溶液，要穿透钝化膜不容易，故有很高的阳 极极化，阳极过程阻力大，为阳极控制。 阳极控制下，使icorr↓的Ecorr变负。 溶液中有O2时，钝化膜易被修复，icorr↓。 溶液中有Cl-时，钝化膜被破坏，icorr↑。
其腐蚀电流增大到腐蚀金属的致钝电流而使金属由活
性溶解状态转为钝化状态时，则金属的腐蚀速度将要 显著降低。由此可见，溶解氧对金属腐蚀往往有着相 反的双重影响。
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图表明了氧浓度增加电流密度也要相应增大，腐蚀电位将移 向正方，腐蚀速度将增大。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别
1.性质不同。
析氢腐蚀：金属在酸性溶液中发生电化学腐蚀时会释放出氢气。
吸氧腐蚀：金属在空气中最常见的腐蚀形式，可在酸性、碱性和中性条件下发生。
2.发生机理不同。
析氢腐蚀：钢铁产品中通常含有碳。
在潮湿的空气中，水蒸气会被吸收在钢表面形成一层薄薄的水膜。
当二氧化碳溶解在水膜中时，它变成电解质溶液，增加水中的氢离子。
它是以铁为负极，碳为正极，酸性水膜为电解质溶液的众多小型原电池。
在高中化学中属于电化学腐蚀。
吸氧腐蚀：由于金属表面潮湿，后通过原电池原理发生作用，金属（如钢）被空气中的氧气腐蚀，导致生锈。
在这个过程中，由于需要消耗氧气，故名为：吸氧腐蚀或者耗氧腐蚀。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀
(3) 腐蚀电位位于阴极极化曲线的析氢反应 平衡电位以下，在自然腐蚀状态，阴极反 应包括O2还原反应和H+还原反应。如Mg在 中性溶液中的腐蚀。
• 氧扩散控制吸氧腐蚀的特征
在自然腐蚀状态，阴极反应速度，因而 金属腐蚀电流密度等于O2的极限扩散电 流密度id
icor ic Ecor id
特征：
（2） 阳极极化控制
当ia0 << ic0，才会出现阳极极化控制。因为除Pt、 Pd等低氢过电位金属外，在常见的工程金属材料 表面上析氢反应的交换电流密度都不很大，故这 种类型的析氢腐蚀不可能发生在活化极化控制的 腐蚀体系，只有当金属在酸溶液中能部分钝化， 造成阳极反应阻力大大增加，才能形成这种控制 类型。比如铝和不锈钢在稀硫酸中发生析氢腐蚀 就是这种情况。显然，这种类型的析氢腐蚀的阳 极反应不再受活化极化控制。
• 析氢腐蚀的典型例子—Fe在酸中的腐蚀
（1）在pH < 3的酸溶液中，阴极反应受活化极化 控制。
（2）在弱氧化性和非氧化性酸溶液中，在反应速 度不是很大时，阳极反应亦受活化极化控制。
（3）在大多数情况下，Fe在酸溶液中的腐蚀形态 是均匀腐蚀。
所以，Fe在酸溶液中的腐蚀可以当作均相腐蚀电 极处理，作为活化极化控制腐蚀体系的典型例子。
温度：摄氏度 铁在盐酸巾的腐蚀速度与温度的关系
腐蚀影响因素
（2）溶液中的其他组分
（3）温度 温度升高，腐蚀速度迅速增大，因为温度升高时 阳极反应和阴极反应速度都加快了。 金属 方面 （1）金属材料种类和杂质 金属材料种类和所含杂质的影响既涉及阴极反应 又涉及阳极反应这一影响，混合控制腐蚀体系比 阴极极化控制腐蚀体系明显。 (2) 阴极区面积 (3) 金属表面的状态
原电池吸氧腐蚀和析氢腐蚀
原电池吸氧腐蚀和析氢腐蚀
原电池是一种将化学能转化为电能的装置，它由两个不同金属和一个电解质组成。
在使用过程中，原电池可能发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀，这会影响其性能和寿命。
吸氧腐蚀是指当原电池处于开路状态时，电解质中的氧气会与金属发生反应，导致金属表面产生氧化物。
这种腐蚀会降低原电池的电势差和电流输出，甚至导致电池失效。
为了避免吸氧腐蚀，可以在电池使用后及时加盐水或其他还原剂。
析氢腐蚀是指当原电池处于闭路状态时，电解质中的水分解产生氢气，并在金属表面析出。
这种腐蚀会导致金属表面出现气孔、气泡和裂纹，甚至引起电池爆炸。
为了避免析氢腐蚀，可以选择合适的金属材料和电解质，以及控制电流密度和电池温度。
总之，吸氧腐蚀和析氢腐蚀是原电池使用过程中需要注意的问题，正确的使用和维护可以延长电池寿命并保证其正常工作。
- 1 -。
材料腐蚀与防护-第五章-析氢腐蚀和吸氧腐蚀.
氧去极化的阴极极化曲线： 由于氧去极化的阴极过程与氧向金属表面输送过程及 氧的离子化反应有关．所以氧去极化的阴极极化曲线比较 复杂。 分为四个部分： (1)阴极过程由氧离子化反应控制，即反应速度＜ ＜传输速度。 (2) 阴极过程由氧的扩散过程控制，即传输速度＜ ＜反应速度。 随着电流密度的不断增大，氧扩散过程缓慢引起浓差 极化。 (3)阴极过程由氧的离子化反应与氧的扩散过程混 合控制，即传输速度=反应速度。 (4)阴极过程由氧去极化及氢去极化共同控制。
析氢腐蚀的特征： 1.阴极反应浓度极化较小，一般可以忽略，原因： • （1）去极化剂是带电的半径很小的氢离子，在 溶液中有较大的迁移和扩散能力； • （2）去极化浓度较大，在酸性溶液中是氢离子， 在中性和碱性溶液中是水分子；H2O+e—H+OH• （3）氢气泡的搅拌作用； 2.与PH值关系较大。 3.与金属材料的本质和表面状态有关。 4.与阴极面积有关。 5.与温度有关。
影响氧去极化腐蚀的因素： （1）氧的浓度： 极限扩散电流密度随溶解氧的浓度增加 而增加，氧去极化腐蚀速度随着氧的浓度增加而增加。 （2）流动速度： 在氧浓度一定的情况下，极限扩散电流 密度与扩散层厚度呈成反比。溶液流速增加使扩散层 厚度减小，腐蚀速度增加。腐蚀速度随溶液流速的增 加而增加。 （3）温度：通常溶液温度升高有利于提高界面反应速度。 因此，在一定的温度范围内腐蚀速度将随温度升高而 加速。 （4）盐浓度：随着盐浓度增加，溶液的电导率增大，腐 蚀速度明显加快。
5.2 吸氧腐蚀 当电解质溶液中有氧存在时，在阴极上发生氧去极化反应， 在中பைடு நூலகம்或碱性溶液中： 在酸性溶液中：
由此引起阳极金属不断溶解的现象称作氧去极化腐蚀。
许多金属及其合金在中性或碱性溶液中，在潮湿大气、 海水、土壤中都可能发生氧去极化腐蚀，甚至在流动的弱 酸性溶液中也会发生氧去极化反应。因此，与析氢腐蚀比 较，氧去极化腐蚀更为普遍和重要。
36 析氢腐蚀和吸氧腐蚀
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3.6.2 氧去极化腐蚀(吸氧腐蚀)
必要条件： 金属的氧化电位比氧还原反应的电位负。 EM<EO2 中、碱性溶液中氧还原反应 O2+2H2O+4e 4OH酸性溶液中反应 O2+4H++4e 2H2O
相较于氢去极化腐蚀，氧还原反应可以在正 得多的电位下进行，因此氧去极化腐蚀要更为 普遍。
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杂质对Zn在0.25M的H2SO4溶
液中腐蚀速度的影响
吸氧图
1 2
（ ） 铝
速（
率 ；
） 铜
不 同 的
、 、杂
铅 铁质
、 、对
汞 锑锌
降 、腐
低 砷蚀
了 、速
锌 锡度
的 、的
腐 镉影
蚀 加响
速 速是
率 了不
。 锌同
的的
动力学数据
腐。 蚀 10
的 腐 蚀 过 程 。
是 高 氢 过 电 位 金 属 ， 属 于 阴 极 控 制
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氧向金属（电极）表面的输送过程-消耗型
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吸氧腐蚀中氧气传输的特点
• 对于氧去极化的阴极过程，浓度极化很突出，常 常占有主要地位。这是因为作为阴极去极化剂的 氧分子与氢离子的本质不同所决定的。
• （1）氧分子向电极表面的输送只能依靠对流和扩 散；
• （2）由于氧的溶解度不大，所以氧在溶液中的浓 度很小，一般为10-4mol/L；
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四、氢去极化腐蚀概况
• 一般来说，电势较负金属在氧化性较弱的 酸和非氧化性酸中以及电极电位很负的金 属（如Mg）在中性或碱性溶液中的腐蚀都 属于氢去极化的腐蚀。
• 当金属中含有电位比金属电位更正的杂质 时，如果杂质上的氢过电位低，则阴极反 应过程将主要发生在杂质表面上进行，杂 质就成为阴极区。此时，杂质的氢过电位 的高低对基体金属的腐蚀有很大影响。
腐蚀与防护 第6讲 析氢和吸氧
4. 影响ηH的因素
（3）溶液组成及温度 ） 溶液中存在正电性离子（将在电极表面还 原析出）
Pt, AsCl 缓蚀措施： 缓蚀措施：控制溶液组分
4. 影响ηH的因素－溶液组成及温度
溶液中存在正电性离子 溶液中含有表面活性物质（吸附在金属表面， 阻碍析氢，ηH增大。作缓蚀剂） η 溶液pH值对ηH的影响 酸性介质pH↑→ηH↑，碱性pH↑→ηH↓ 溶液温度 T↑→ηH↓
钝化效果
腐蚀速率一般将减小10 腐蚀速率一般将减小 4-106倍 电极电位正移 0.5-2.0 V
二、钝化途径
化学钝化 电化学钝化
谁能钝化？什么能使之钝化？ 谁能钝化？什么能使之钝化？
钝化介质的因素
活性离子对钝化膜的破坏作用
用电化学方法评价钝化金属的点蚀抗力
三、钝化理论
谢谢大家 敬请批评指正！
讨论
电化学控制 氧的扩散控制区 混合控制区
5. 吸氧腐蚀的影响因素
根据公式：iL=nFDC/δ 溶解氧浓度C的影响 溶液流速或机械搅拌作用（影响δ） 溶液浓度的影响（影响溶液导电性和氧溶 解度） 溶液温度的影响（敞口、密封不同化现象
钝化定义
金属由于表面生成致密钝化膜，阻碍金 属氧化产生阳极极化的现象。
二、吸氧腐蚀 1. 概念 又叫氧去极化腐蚀,以氧还原反 应为阴极过程的腐蚀.
二、吸氧腐蚀 2. 发生条件
阳极金属电位<氧电极的平衡电位 为何是必要条件？ 为何是必要条件？
（负电性很强的金属发生析氢腐蚀）
3. 阴极反应过程
氧通过空气／溶液界面进入溶液； ⑴ 氧通过空气／溶液界面进入溶液； 在溶液对流作用下，氧迁移到阴极表面附近； ⑵ 在溶液对流作用下，氧迁移到阴极表面附近； 在扩散层范围内， ⑶ 在扩散层范围内，氧在浓度梯度的作用下扩散 到阴极表面； 到阴极表面； 在阴极表面氧分子发生还原反应， ⑷ 在阴极表面氧分子发生还原反应，也叫氧的离 子化反应。 子化反应。 控制步骤多是第3 控制步骤多是第3步。 只有在加强搅拌或流动的腐蚀介质中， 只有在加强搅拌或流动的腐蚀介质中，④才可成 为控制步骤。 为控制步骤。
析氢腐蚀与吸氧腐蚀
3．溶液中中性分子的还原反应 如：
吸氧反应
O2 +H2O+4e 4OH
氯的还原反应
Cl2 2e 2Cl
2
4．不溶性化合物的还原反应 如：
Fe(OH)3 +e Fe(OH)2 OH
或
Fe3O4 H2O 2e FeO 2OH
5．有机化合物的还原反应 如：
RO 4e 4H RH2 H2O
密度 iH0 不同；有的则是因析
氢反应机理不同引起的。而bH 的值则大致相同。
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不同金属上析氢反应的交换电流密度
根据aH值的大小可将常用电极材料大致分为三类： 1）氢在其上析出具有高过电位的金属(aH≈1.0~1.6V)，如Pb,Hg,Cd,Zn,Sn等。 2）氢在其上析出具有中过电位的金属(aH≈0.5~1.0V)，如Fe,Co,Ni,Cu等。 3）氢在其上析出具有低过电位的金属(aH≈0.1~0.5V)，如Pt,Pd,W等。
，当溶液PH=7，25℃时
pO2 p
0.21
在酸性溶液中，如果发生氧的还原，其反应为
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其平衡电位为：
若pH=6，则 EO2，H /H2O 0.865V 。不难看出，由于溶氧的中，碱性及酸性 环境中的氧电位比氢电位还高，又由于中，碱性环境占据了腐蚀环境的绝 大部分，所以以析氢腐蚀相比，溶氧腐蚀具更重要的意义。
铁和碳钢的析氢腐蚀（混合控制）
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五、减小析氢腐蚀的途径 金属的析氢腐蚀通常为阴极控制或阴、阳极混合控制，腐蚀速度主要取决 于析氢过电位的大小。析氢过电位大则析氢腐蚀速度就小。因此，为了减 小或防止析氢腐蚀，通常可采用如下的方法：
（1）改变金属材料的成分，加人析氢过电位高的成分，如在钢中加锌等。 （2）减小或清除金属中的有害杂质，特别是析氢过电位小的杂质。 （3）对金属所处的环境添加缓蚀剂。 （4）降低活性阳离子成分如 Cl 、S2 等。 （5）设法减小阴极面积。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀
析氢腐蚀和吸氧腐蚀
从动力学角度而言，析氢腐蚀比吸氧腐蚀进行得更快，一旦发生了析氢腐蚀，往往会造成很大的损失。
但是，在溶液中不论是碱性及酸性环境，氧电位都比氢电位高，而且中性、碱性环境占据了腐蚀环境的绝大部分（这种情况下析氢腐蚀不发生），所以以析氢腐蚀相比，吸氧腐蚀具更重要的意义。
析氢腐蚀，指的是钢铁制品在酸性较强的溶液中与质子反应发生时放出氢气的腐蚀。
如果钢铁制品使用不当或者保管不合理的话，它就会在潮湿空气中，吸附空气中的水蒸气而形成一层薄薄的水膜。
这层水膜中无疑可以吸收空气中的二氧化碳。
而二氧化碳与水反应生产的碳酸，又会使得使水里的氢离子增多。
这就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。
析氢腐蚀发生的速率很快。
（这个反应首先是个原电池反应，而且反应面积大，同时生成的氢气可以很快脱离体系，反应速率能不快么。
）吸氧腐蚀是指金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化学腐蚀。
这个反应速率取决于
氧穿过空气/溶液界面进入溶液；
在溶液对流作用下，氧迁移到阴极表面附近；
在扩散层范围内，氧在浓度梯度作用下扩散到阴极表面；
在阴极表面氧分子发生还原反应，也叫氧的离子化反应。
这四个步骤显然比析氢腐蚀的步骤多且慢。
但在热力学的角度而言，它发生的趋势更大，而且应用的范围更广，所以就更有意义咯。
什么是析氢腐蚀和吸氧腐蚀
1、什么是氢腐蚀和吸氧腐蚀？各有什么特点？以氢离子还原反应为过程的金属腐蚀叫做析氢腐蚀。
析氢过电位对腐蚀速度有很大影响。
它属于活化极化体系，去极化剂为带电氢离子，迁移和扩散的能力都大；去极化剂浓度也大，在酸性溶液中由氢离子放电；产物以氢气泡逸出，电极表面溶液得到附加搅拌。
其电极可以按照均相腐蚀电极处理，欧姆电阻可以忽略，只需要比较阴极反应和阳极反应的阻力。
又由于它属于活化极化腐蚀体系，阳极反应都受活化极化控制。
因此，比较电极反应的阻力，只需比较交换电流密度就行了。
析氢腐蚀有以下三种控制类型：（1）阴极极化控制其特点是腐蚀电位与阳极反应平衡电位靠近，在阴极区析氢反应交换电流密度的大小将对腐蚀速度产生很大影响。
（2）阳极极化控制只有当金属在酸溶液中能部分钝化，造成阳极反应阻力大大增加，才能形成这种控制类型，有利于阳极钝化的因素使腐蚀速度减小。
(3) 混合控制其特点是：阴阳极极化程度差不多，腐蚀电位离阳极反应和阴极反应平衡电位都足够远，减小阴极极化或减小阳极极化都会使腐蚀电流密度增大。
以氧的还原反应为阴极过程的腐蚀叫做吸氧腐蚀。
它属于浓差极化体系，去极化剂为中性氧分子，只能靠对流和扩散传输；去极化剂浓度不大，在一定条件下溶解度受限；产物靠扩散或者迁移离开，无气泡逸出。
金属发生氧去极化腐蚀时，多数情况下阳极过程发生金属活性溶解，腐蚀过程处于阴极控制之下。
氧去极化腐蚀速度主要取决于溶解氧向电极表面的传递速度和氧在电极表面上的放电速度。
因此，可粗略地将氧去极化腐蚀分为三种情况。
（1）如果腐蚀金属在溶液中的电位较高，腐蚀过程中氧的传递速度又很大，则金属腐蚀速度主要由氧在电极上的放电速度决定。
（2）如果腐蚀金属在溶液中的电位非常低，不论氧的传输速度大小，阴极过程将由氧去极化和氢离子去极化两个反应共同组成。
（3）如果腐蚀金属在溶液中的电位较低，处于活性溶解状态，而氧的传输速度又有限，则金属腐蚀速度由氧的极限扩散电流密度决定。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别二者的腐蚀环境不同，一般来讲，析氢腐蚀的腐蚀环境是由含水、湿度高的空气组成，而吸氧腐蚀则是在大气中进行的。
1、析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别如果说有哪些金属容易发生析氢腐蚀，那么这个说法是对的，不过有的时候这个判断并不正确，因为有些材料，其他的条件都满足了，但是还是会产生析氢腐蚀。
例如在海水中工作的船舶，它们就很容易发生析氢腐蚀。
而有些材料，即使是在空气中也能发生析氢腐蚀。
析氢腐蚀在日常生活中比较少见，所以人们往往认为它只发生在不纯的物质中，或是没有干燥处理好的设备里。
而吸氧腐蚀则更常见，尤其是石油开采的地方，到处都有。
我们常见的不锈钢制品，其实就是不锈钢，也会发生吸氧腐蚀。
2、氢在钢中存在形态不同。
在海水中，水是分子，水分子与氢离子结合，形成氢分子，而且极不稳定，水分子互相碰撞而消失；在大气中，空气是无数分子的集合体，而且非常不稳定，因此经常会看到大量的水分子不停地碰撞而消失的情况，甚至许多分子相互接触而形成微尘状态。
根据分析，从腐蚀电池原理上分析，钢铁在含酸性物质的水溶液中比在空气中更容易受到腐蚀，主要原因是：析氢腐蚀的发生取决于氢离子的浓度，而且最低氢离子浓度要求为5×10^-4～5×10^-5 mol/L。
若水中含有2 mol/L的氢离子时，钢铁表面就开始出现钝化膜，使腐蚀减速，故通常把水中氢离子浓度作为衡量腐蚀程度的指标。
空气中，通常要求的氢离子浓度较小，约为0.01～0.03mol/L。
3、吸氧腐蚀和析氢腐蚀的形成条件也不相同。
吸氧腐蚀，指金属表面溶解氧浓度低于其钝化膜允许的氧浓度的条件下发生的腐蚀。
例如，海水中的Fe－ 2×10-3～Fe－ 4×10-2。
若温度较低， Fe表面发生析氢腐蚀的结果是Fe－ 4×10-2转变为Fe。
吸氧腐蚀有两种情况，一种是在低于其电极电位的低氧化状态下发生的，称为欠氧化吸氧腐蚀；另一种是在高于其电极电位的过氧化状态下发生的，称为过氧化吸氧腐蚀。
第四章 析氢腐蚀与吸氧腐蚀
铝在弱酸中的腐蚀 （阳极控制）
★混合控制 阴、阳极极化大致相同。 例如：铁和钢在酸性溶液中的 析氢腐蚀中为阴、阳极混合控 制。 这种类型的析氢腐蚀体系的 特点是：腐蚀电位离阳极反应 和阴极反应平衡电位都足够远， 即Eea << Ecorr << Eec。
Ee H
H
EeM<EeH
Eo H 0
EeH 2.303RT pH F
RT E ln H F
pH lg H
2、析氢电位
★ 析氢过电位：一定的电流密 度下，氢的平衡电位EeH与析 氢电位EH之差：
H EeH EH
析氢过电位H与氢离子的阴极 去极化的过程，电极的材料和溶液
组成等因素有关。
析氢过程的阴极极化曲线
3、氢离子的阴极去极化的反应步骤
1）水化氢离子迁移到阴极表面，接受电子发 生还原反应，同时脱去水分子，在电极表 面形成吸附氢原子：
H+•H2O+eHad+ H2O
称为氢离子的放电反应
2） 吸附的氢原子除了进入金属内部外，大部 分在电极表面扩散并复合形成氢分子。 两个吸附的氢原子进行化学反应而复合成一 个氢分子，并发生脱附：
30oC的5% H2SO4中两种金属材料的腐蚀速度 材 料 腐 蚀 速 度 mpy
饱和空气的酸 无空气的酸
67Ni-33Cu合金 304型不锈钢
39 0.4
4.5 54.5
0.03
腐 蚀 速 度 (ipy)
封闭系统 0.02 敞开系统 0.010Biblioteka 204060
80
100
120
析氢腐蚀与吸氧腐蚀
2.4.2 析氢电位
析氢电位等于情的平衡电位与析氢过电位之差。
析氢过电位 ɧH与氢离子的阴极 去极化的过程，电极的材 料和溶液 组成等因素有关
2.4.3 析氢腐蚀的控制过程
1. ★阴极控制：腐蚀速度主要取决于析氢过电位的大小。 例如：锌在酸中的溶解就是阴极控制下的析氢腐蚀。 2. ★阳极控制：阳极控制的析氢腐蚀主要是铝、不锈钢等钝化金属在稀 酸中的腐蚀。 3. ★混合控制 ：阴、阳极极化大致相同。 例如：铁和钢在酸性溶液中的 析氢腐蚀中为阴、阳极混合控 制。
2.4.2.1 吸氧腐蚀的必要条件
吸氧腐蚀：以氧还原反应为阴极过程的金属腐蚀。
必要条件：金属的电位金属的电位比氧还原反应的电位负
2.4.2.2 氧的阴极还原过程及其过电位
★在中性和碱性溶液中氧分子的还原反应为: O2＋2H2O＋4e 4OH－ ★在酸性溶液中氧分子的还原反应为: O2＋4H+＋4e 2H2O ★在温度25℃, 氧压强po2=1atm条件下,以上两反应 的平衡电位均为 EO2=1.229-0.059pH ★整个吸氧的阴极过程可分为以下几个分步骤： 1）氧向电极表面输送； 2）氧吸附在电极表面上； 3）氧离子化。
2.4.2.3 吸氧腐蚀的控制过程及特点
1）如果腐蚀金属在溶液中的电位较正，腐蚀过程 中氧的传递速度又很大，则金属腐蚀速 度主要由氧在电极上的放电速度（吸氧阴极反应速度)决定，属于活化极化控制。
2）如果腐蚀金属在溶液中的电位非常负，如Zn、 Mn等，阴极过程将由氧去极化（吸氧反 应）和 氢离子去极化（析氢反应）两个反应共同组成。 3）如果腐蚀金属在溶液中的电位较负，如碳钢,处于活性溶解状态而氧的传输速度又有限 ，则金 属腐蚀速度受浓度极化控制，由氧的极限扩散电流密度决定。腐蚀？ 2、析氢腐蚀和吸氧腐蚀的必要条件分别是什么？ 3、析氢腐蚀和吸氧腐蚀的影响因素有哪些？ 4、析氢腐蚀和吸氧腐蚀的过程是否可控？控制方式有哪些？
钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀
降低温度
通过降低环境温度，减缓 腐蚀速率。
03
钢铁的吸氧腐蚀
吸氧腐蚀的定义与原理
吸氧腐蚀的定义
钢铁在酸性环境中发生电化学腐蚀时，阴极反应是氢离子得到电子变为氢气，这种腐蚀称为析氢腐蚀 ；而在弱酸性、中性或碱性环境中，钢铁腐蚀的阴极反应是氧得电子被还原为氢氧根离子，这种腐蚀 称为吸氧腐蚀。
吸氧腐蚀的原理
防护涂料与涂层的性能评价与应用范围
耐化学品性：评价涂层对各种化学品的抵抗能力，要求耐化学品性好以防止腐蚀 。
应用范围包括但不限于以下领域
石油化工：由于工作环境恶劣，钢铁设备需要使用防护涂层以防止严重的化学腐 蚀。
防护涂料与涂层的性能评价与应用范围
交通运输
汽车、船舶、飞机等交通运输工具大量使 用钢铁材料，需要使用防护涂层以防止腐 蚀和磨损。
使用化学反应如聚合、缩聚等使涂料固化 成防护涂层。
浸涂法
将钢铁浸泡在涂料中，使涂料渗入钢铁表 面形成涂层。
防护涂料与涂层的表面的黏合强度，要求高附着力 以保证防护效果。
耐磨性
评价涂层的耐磨性能，要求耐磨性好以抵抗环境 中的摩擦和冲击。
耐候性
评价涂层在各种环境条件下的耐久性，要求耐候 性好以维持防护效果。
电化学保护
通过施加电流或改变金属电位来防止或减缓金属腐蚀。
02
钢铁的析氢腐蚀
析氢腐蚀的定义与原理
定义
钢铁在酸性环境中发生的腐蚀过程，称为析氢腐蚀。
原理
钢铁中的铁和碳形成微电池，当环境为酸性时，微电池的正极反应是2H⁺ + 2e⁻ → H₂，负极反应是Fe - 2e⁻ → Fe²⁺，形成氢气和亚铁离子。
控制环境湿度
降低环境湿度可以有效减少钢铁表面的水膜厚度，从而降 低其吸氧腐蚀速度。例如，可以在仓库或生产车间安装除 湿机或空调等设备来控制湿度。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别一般来说，在电化学腐蚀过程中，腐蚀质从电极的表面析出到形成电解液所消耗的能量叫做电化学腐蚀电池反应的自由能变化。
根据腐蚀产物的形态和腐蚀反应进行的方式不同，电化学腐蚀又分为：析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
与此同时，腐蚀还会给金属材料造成机械损伤，甚至使金属材料被“破坏”，如晶粒粗大、脱落、孔隙增多等。
上述两种腐蚀相互交叉，互为因果，常常同时发生在金属或合金表面，是一种比较复杂的腐蚀现象。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀是钢铁设备及管道在各种腐蚀环境下经常出现的两种典型电化学腐蚀。
在析氢腐蚀和吸氧腐蚀的过程中，在电极和腐蚀介质的界面上，首先失去电子而成为阳极()析出电子，在电极反应的同时，腐蚀质从电极表面析出。
而且，腐蚀产物一般都有可燃性和还原性，对人体及生活区域构成威胁。
这两种腐蚀都有其缺点和优点，但都不是无限制地发展，需要寻找最适宜的条件，才能取得满意的效果。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀对于金属和合金而言，它们存在两个主要的区别：析氢腐蚀的速度很慢，导致电极反应的电化学过程具有选择性，在整个电极反应中，只有一部分电子转移到阴极和阳极，并伴随着析氢反应。
吸氧腐蚀的速度很快，导致电极反应的电化学过程具有高度的选择性，在整个电极反应中，几乎全部电子都被转移到阴极和阳极，伴随着吸氧反应。
也就是说，析氢腐蚀通常是非选择性的，而吸氧腐蚀则是非选择性的。
这就意味着，在电极表面会有电流密度，对于有一定负荷电阻的回路，可以完全阻止析氢反应。
然而，当电阻为零时，即进入了吸氧腐蚀，那么该电路的端电压几乎为零，很难实现电源开路，但总的电流很小，这就使得金属管道中没有析氢反应，防止腐蚀扩散。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的第二个区别是在整个电极反应中，阳极的放电速率取决于回路电阻。
通常情况下，在较大电阻上的反应速率将大于在较小电阻上的反应速率。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀有共同点，也有不同点。
与吸氧腐蚀相比，析氢腐蚀的速度更快；吸氧腐蚀虽然加快了腐蚀反应的速度，但是由于电极表面吸附氧，腐蚀反应的速度更慢。
析氢和吸氧腐蚀
比析氢反应复杂， 这是因为O （ 2 ） 比析氢反应复杂 ， 这是因为 O2 还原反应是四 电子反应。 电子反应。 酸性) O2 + 4H+ + 4e = 2H2O (酸性)
O2 + 2H2O + 4e = 4OH- (中性和碱性) 中性和碱性)
反应必然包括许多步骤，中间产物多，且不稳 反应必然包括许多步骤，中间产物多， 定，实验上难以确定。 实验上难以确定。 其次， 还原反应的可逆性很小， 其次，O2还原反应的可逆性很小，即反应难以进 行。
b值 (2) b值
b称为Tafel斜率，与金属材料和溶液关系很小， 称为Tafel斜率，与金属材料和溶液关系很小， Tafel斜率 各种金属表面上析氢反应的b值相差不大。 故各种金属表面上析氢反应的b值相差不大。
2.3RT b = 2.3β = αnF
51.24mV)，这是一个典型的数值。 b=118mV (β = 51.24mV)，这是一个典型的数值。 对单电子反应n 1，取传递系数α 0.5， 25° 对单电子反应n = 1，取传递系数α = 0.5，在25°C， 可以算出b=118mv b=118mv。 可以算出b=118mv。
电极材料
Pt Au Ag Cu Fe 石墨 Sn Fe3O4 Pb Hg Zn
阴极极化曲线
（1）活化极化控制段 （2）活化极化和浓度极化共同影响的区段 （3）浓度极化控制段 以下，阴极反应包括O （4）电位负移到Ee (H2/H+)以下，阴极反应包括O2还 电位负移到E 原反应和H 还原反应， 原反应和H+还原反应，阴极电流密度等于它们的反 应速度之和。 应速度之和。
(2)
(3)
• 典型例子—Fe在酸中的腐蚀 典型例子—Fe在酸中的腐蚀