第九章 金属阳极电极过程
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9.1 金属阳极过程的特点
大多数金属阳极在活化溶解时的交换电流 密度是比较大的，所以阳极极化一般不大。
电极电位的变化对阳极反应速度的加速作 用比阴极过程要显著,故阳极极化度一般要 比阴极极化度要小。
阳极过程也可能是分若干个单电子步骤进 行的，并以失去“最后一个电子”的步骤 [M(n-1)+→Mn++e]速度最慢
9.2 金属阳极的活性溶解
（1）阳极反应
Cu − 2e = Cu2+
E0 Cu / Cu2+
= 0.34V
M ′ − 2e = M ′2+
E0 M ′/ M ′2+
<
0.34V
式
中M`为FeH、SO2O4N2−−i−、22eeP==b2S、HO3+A++s1212、OO2S2 b等
E0 H2O / O2
9.2 金属阳极的活性溶解
腐蚀电池的定义： 金属在电解质介质中的腐蚀，是以电化学腐蚀的机
理进行的，即在金属表面形成了腐蚀原电池。 腐蚀原电池是指只能导致金属材料破坏而不能对外
界做有用功的短路原电池。
8
9.2 金属阳极的活性溶解
腐蚀原电池的示意图
9.2 金属阳极的活性溶解
腐蚀原电池的原理图
9.2金属 阳极的活性溶解
腐蚀原电池中的三个过程：
（1）阳极过程：金属的溶解，以金属离子的形式进入介 质，并将电子留在金属表面。
M
Mn+ + ne-
（2）阴极过程：从阳极流过来的电子被电解质中能够吸 收电子的氧化性物质（D）接受，通常为O2、H+。通常将 这种氧化性物质称为“去极化剂”。
D + ne- [D. ne-]
（3）电流的流动：在金属内部（相当于短接的导线）以 电子为载体，电流由正极流向负极；电解质中以带电粒子 为载体，由阳极流向阴极（负极到正极），构成一个回路。
9.2 金属阳极的活性溶解
腐蚀原电池的特点： 腐蚀原电池为短路的原电池，因此， 腐蚀原电池的特征可归纳为： （1）导致金属材料的溶解、破坏； （2）不能对外界作有用功； （3）腐蚀反应释放的化学能全部以热能的形式耗散掉； （4）腐蚀反应以最大程度的不可逆方式进行。
9.2 金属阳极的活性溶解
腐蚀原电池的类型
能量的差异是产生腐蚀反应的驱动力，而腐蚀 过程就是释放能量的过程。伴随着腐蚀过程的进行， 将会导致腐蚀体系自由能的减少，故它是一个自发 过程。
9.2 金属阳极的活性溶解
金属腐蚀的分类： ①化学腐蚀：单纯由于化学作用而引起的腐蚀叫做化 学腐蚀。如高温腐蚀和无导电的非水溶液中的腐蚀。 ②电化学腐蚀：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。金属在大气、 土壤、海水中、人体内以及绝大多数工业介质中的腐 蚀都是电化学腐蚀。
= 1.229V
E0 SO42− / O2
= 2.42V
比Cu更负电性的
元素。这些
元
素在铜中的含量低，其电极电位更负，因此将优先溶解进入电解
液，同时铜也不断地溶解到电解液中。水和硫酸根离子的氧化电
位比铜正得多，其反应不可能进行。金、银和铂族金属的电位更
正，不能被氧化进入电解液，最后进入阳极泥中。
25
14
9.2 金属阳极的活性溶解
镀Zn板（阳极镀层）
马口铁（即镀锡薄 板）（阴极镀层）
活泼金属Zn充当牺牲阳 极，为已暴露的Fe基体 提供电子，使其作为阴 极免受腐蚀。
较为惰性的金属Sn从已 暴露的Fe基体得到电子， 使其充当阳极，加速了 铁基体的腐蚀。
9.2 金属阳极的活性溶解
（2）微观腐蚀电池:由于金属表面电化学不均匀性引起。 主要包括： a)化学成分的不均匀性：如杂质等； b)组织结构的不均匀性：如晶界、晶体缺陷等； c)物理状态的不均匀性：如应力状态等； d)金属表面膜的不完整性：如沉淀膜、钝化膜等。
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9.2 金属阳极的活性溶解
腐蚀电池中的阳极溶解 电解池中的阳极溶解
4
9.2 金属阳极的活性溶解
9.2.1腐蚀电池中的阳极溶解
腐蚀的定义：
由于材料和它所处的环境发生反应而使材料和它的性 质发生恶化的现象。
金属腐蚀：
金属与周围的介质接触时，由于发生化学作用或
电化学作用而引起金属的破坏。
5
9.2 金属阳极的活性溶解
第九章 金属阳极电极过程
9.1金属阳极过程的特点 9.2金属阳极的活性溶解 9.3金属阳极的钝化 9.4影响金属阳极过程的因素（自学）
1ห้องสมุดไป่ตู้
9.1 金属阳极过程的特点
金属作为反应物发生氧化反应的电极过程 “正常的”的阳极溶解过程，在这一阶段中
直接生成溶液中的金属离子：通常服从电化 学极化规律。 阳极反应中生成不溶性的反应产物并常出现 与此有关的钝化现象：失去电化学活性,阳 极溶解速 度非常小。
9.2 金属阳极的活性溶解
（2）阴极反应 阴极上进行的是铜的还原反应。
Cu2+ + 2e = Cu
思考： 腐蚀电池的阳极溶解是有益还是有害？ 如何避免/利用腐蚀电池的阳极溶解？
22
9.2 金属阳极的活性溶解
9.2.2电解池中的阳极溶解
e-
+
e-
-
阳
阴
极
极
如何导电？
电解质水溶液
电解池
23
9.2 金属阳极的活性溶解
铜电解过程为例
铜电解精练过程示意图
1.阳极 2.阴极 3.导电杆 4.CuSO4及H2SO4的水溶液
9.2 金属阳极的活性溶解
缝隙腐蚀 17
9.2 金属阳极的活性溶解
1Cr18Ni9Ti不锈钢的晶间腐蚀金相照片
18
9.2 金属阳极的活性溶解
某奥氏体 Cr-Ni钢的 沿晶应力腐 蚀开裂
某奥氏体 Cr-Ni钢的 穿晶应力腐 蚀开裂
9.2 金属阳极的活性溶解
20
9.2 金属阳极的活性溶解
21
9.2 金属阳极的活性溶解
（1）宏观腐蚀电池： 由肉眼可见的电极构成。 例如异金属接触电池：两种具有不同电极电位的金属或 合金互相接触（或用导线连接），并处于电解质中时， 电位较负的金属遭受腐蚀，而电位较正的金属却得到保 护，这种腐蚀电池称为“腐蚀电偶”。
9.2 金属阳极的活性溶解
电偶腐蚀的机理： 异种金属在同一介质中接触，由于 金属的电极电位不等，构成腐蚀电池，有电偶电流流 动，使电位较低的金属溶解速度增加，造成接触处的 局部腐蚀。因此 电偶腐蚀的本质是：在电解质溶液中， 不同电极电位的金属构成的宏观腐蚀电流，引起电位 较低的金属加速腐蚀，而同时对电位较高的金属起阴 极保护作用。
9.1 金属阳极过程的特点
大多数金属阳极在活化溶解时的交换电流 密度是比较大的，所以阳极极化一般不大。
电极电位的变化对阳极反应速度的加速作 用比阴极过程要显著,故阳极极化度一般要 比阴极极化度要小。
阳极过程也可能是分若干个单电子步骤进 行的，并以失去“最后一个电子”的步骤 [M(n-1)+→Mn++e]速度最慢
9.2 金属阳极的活性溶解
（1）阳极反应
Cu − 2e = Cu2+
E0 Cu / Cu2+
= 0.34V
M ′ − 2e = M ′2+
E0 M ′/ M ′2+
<
0.34V
式
中M`为FeH、SO2O4N2−−i−、22eeP==b2S、HO3+A++s1212、OO2S2 b等
E0 H2O / O2
9.2 金属阳极的活性溶解
腐蚀电池的定义： 金属在电解质介质中的腐蚀，是以电化学腐蚀的机
理进行的，即在金属表面形成了腐蚀原电池。 腐蚀原电池是指只能导致金属材料破坏而不能对外
界做有用功的短路原电池。
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9.2 金属阳极的活性溶解
腐蚀原电池的示意图
9.2 金属阳极的活性溶解
腐蚀原电池的原理图
9.2金属 阳极的活性溶解
腐蚀原电池中的三个过程：
（1）阳极过程：金属的溶解，以金属离子的形式进入介 质，并将电子留在金属表面。
M
Mn+ + ne-
（2）阴极过程：从阳极流过来的电子被电解质中能够吸 收电子的氧化性物质（D）接受，通常为O2、H+。通常将 这种氧化性物质称为“去极化剂”。
D + ne- [D. ne-]
（3）电流的流动：在金属内部（相当于短接的导线）以 电子为载体，电流由正极流向负极；电解质中以带电粒子 为载体，由阳极流向阴极（负极到正极），构成一个回路。
9.2 金属阳极的活性溶解
腐蚀原电池的特点： 腐蚀原电池为短路的原电池，因此， 腐蚀原电池的特征可归纳为： （1）导致金属材料的溶解、破坏； （2）不能对外界作有用功； （3）腐蚀反应释放的化学能全部以热能的形式耗散掉； （4）腐蚀反应以最大程度的不可逆方式进行。
9.2 金属阳极的活性溶解
腐蚀原电池的类型
能量的差异是产生腐蚀反应的驱动力，而腐蚀 过程就是释放能量的过程。伴随着腐蚀过程的进行， 将会导致腐蚀体系自由能的减少，故它是一个自发 过程。
9.2 金属阳极的活性溶解
金属腐蚀的分类： ①化学腐蚀：单纯由于化学作用而引起的腐蚀叫做化 学腐蚀。如高温腐蚀和无导电的非水溶液中的腐蚀。 ②电化学腐蚀：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。金属在大气、 土壤、海水中、人体内以及绝大多数工业介质中的腐 蚀都是电化学腐蚀。
= 1.229V
E0 SO42− / O2
= 2.42V
比Cu更负电性的
元素。这些
元
素在铜中的含量低，其电极电位更负，因此将优先溶解进入电解
液，同时铜也不断地溶解到电解液中。水和硫酸根离子的氧化电
位比铜正得多，其反应不可能进行。金、银和铂族金属的电位更
正，不能被氧化进入电解液，最后进入阳极泥中。
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9.2 金属阳极的活性溶解
镀Zn板（阳极镀层）
马口铁（即镀锡薄 板）（阴极镀层）
活泼金属Zn充当牺牲阳 极，为已暴露的Fe基体 提供电子，使其作为阴 极免受腐蚀。
较为惰性的金属Sn从已 暴露的Fe基体得到电子， 使其充当阳极，加速了 铁基体的腐蚀。
9.2 金属阳极的活性溶解
（2）微观腐蚀电池:由于金属表面电化学不均匀性引起。 主要包括： a)化学成分的不均匀性：如杂质等； b)组织结构的不均匀性：如晶界、晶体缺陷等； c)物理状态的不均匀性：如应力状态等； d)金属表面膜的不完整性：如沉淀膜、钝化膜等。
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9.2 金属阳极的活性溶解
腐蚀电池中的阳极溶解 电解池中的阳极溶解
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9.2 金属阳极的活性溶解
9.2.1腐蚀电池中的阳极溶解
腐蚀的定义：
由于材料和它所处的环境发生反应而使材料和它的性 质发生恶化的现象。
金属腐蚀：
金属与周围的介质接触时，由于发生化学作用或
电化学作用而引起金属的破坏。
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9.2 金属阳极的活性溶解
第九章 金属阳极电极过程
9.1金属阳极过程的特点 9.2金属阳极的活性溶解 9.3金属阳极的钝化 9.4影响金属阳极过程的因素（自学）
1ห้องสมุดไป่ตู้
9.1 金属阳极过程的特点
金属作为反应物发生氧化反应的电极过程 “正常的”的阳极溶解过程，在这一阶段中
直接生成溶液中的金属离子：通常服从电化 学极化规律。 阳极反应中生成不溶性的反应产物并常出现 与此有关的钝化现象：失去电化学活性,阳 极溶解速 度非常小。
9.2 金属阳极的活性溶解
（2）阴极反应 阴极上进行的是铜的还原反应。
Cu2+ + 2e = Cu
思考： 腐蚀电池的阳极溶解是有益还是有害？ 如何避免/利用腐蚀电池的阳极溶解？
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9.2 金属阳极的活性溶解
9.2.2电解池中的阳极溶解
e-
+
e-
-
阳
阴
极
极
如何导电？
电解质水溶液
电解池
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9.2 金属阳极的活性溶解
铜电解过程为例
铜电解精练过程示意图
1.阳极 2.阴极 3.导电杆 4.CuSO4及H2SO4的水溶液
9.2 金属阳极的活性溶解
缝隙腐蚀 17
9.2 金属阳极的活性溶解
1Cr18Ni9Ti不锈钢的晶间腐蚀金相照片
18
9.2 金属阳极的活性溶解
某奥氏体 Cr-Ni钢的 沿晶应力腐 蚀开裂
某奥氏体 Cr-Ni钢的 穿晶应力腐 蚀开裂
9.2 金属阳极的活性溶解
20
9.2 金属阳极的活性溶解
21
9.2 金属阳极的活性溶解
（1）宏观腐蚀电池： 由肉眼可见的电极构成。 例如异金属接触电池：两种具有不同电极电位的金属或 合金互相接触（或用导线连接），并处于电解质中时， 电位较负的金属遭受腐蚀，而电位较正的金属却得到保 护，这种腐蚀电池称为“腐蚀电偶”。
9.2 金属阳极的活性溶解
电偶腐蚀的机理： 异种金属在同一介质中接触，由于 金属的电极电位不等，构成腐蚀电池，有电偶电流流 动，使电位较低的金属溶解速度增加，造成接触处的 局部腐蚀。因此 电偶腐蚀的本质是：在电解质溶液中， 不同电极电位的金属构成的宏观腐蚀电流，引起电位 较低的金属加速腐蚀，而同时对电位较高的金属起阴 极保护作用。