第一章腐蚀基本原理

1、腐蚀原电池原电池是腐蚀原电池的基础。腐蚀原电池的实质是一个短路的原电池。腐蚀

原电池的形成条件：阳极阴极电解质溶液电路。阳极过程：金属溶解过程，以离子

形式转入溶液，并把电子留在金属上，又称为氧化过程。M M n++ ne。电子转移：在电路中电子由阳极流至阴极。

阴极过程：接受电子的还原过程。

腐蚀原电池工作所包含的三个基本过程既是互相独立、又是彼此联系的。只要其中

一个过程受到阻滞不能进行，则其他两个过程也将停止，金属腐蚀过程也就停止了。

①、析氢腐蚀②、吸氧腐蚀

2、腐蚀原电池与一般原电池的比较：二者结构和原理无本质的区别。腐蚀原电池是一种短路的原电池，有电流但不能利用，以热的形式散失，其直接结果是造成了金属的腐蚀。

3、宏电池：用肉眼能明显看到的由不同电极所组成的腐蚀原电池。形成条件分类：电偶腐

蚀电池：不同金属与同一电解溶液接触，如钢管本体金属与焊缝金属，镀锌钢管与黄铜阀。浓差电池：同一金属不同部位接触不同的电解质。造成不同区域电位不同，可分为氧浓差电池和盐浓差电池。温差电池：同一金属在同一电解质溶液中，由于各部位温度不同而

构成的腐蚀电池。如换热器。

4、微电池：由金属表面上许多微小的电极所组成的腐蚀原电池叫微电池。形成微电池的基

本原因：金属化学成分的不均匀性；金属组织的不均匀：晶粒晶界的电位不同；金属物理状态不均匀：变形和应力不均匀；金属表面膜的不均匀；土壤微结构的差异。

5、电极：电子导体（金属）与离子导体（液、固电解质）接触，并且有电荷在两相之间迁

移而发生氧化还原反应的体系，称为电极。电极反应：在电极与溶液界面上的进行的电化学

反应称为电极反应。双电层：当金属浸入电解质溶液中时，其表面离子与溶液中的离子相互

作用，使界面处金属和溶液分别带异电荷，即双电层（electrostatic double layer, double

electrode layer）。电极电位：双电层两侧的电位差，即金属与溶液之间的电位差称为电极电位。1.双电层的建立（establishment of double electrode layer）通常有两种双电层：（1）活性强金属：金属表面带负电荷，溶液带正电荷。（2）活性弱金属（贵金属）：金属表面带正电荷，溶液带负电荷。特殊双电层：吸附双电层。2.双电层的结构1双电层是有紧密层和

分散层两大部分组成。2电极电位是金属表面与扩散层末端的电位差。3电极电位的大小是

由双电层上金属表面的电荷密度（单位面积上的电荷数）决定的。

6、电极电位的测量方法：将待测金属电极相对一个参比电极测出该腐蚀原电池的电动势（电压），为相对的电极电位值。氢标准电极电位（SHEF）:是指被测电极与标准氢电极组成的腐蚀原电池的电位差。标准氢电极（SHE）：1atm,25 C,氢离子活度为1,进行氢电离可逆反应

的电极体系。人为规定氢的标准电极电位E）=0O电动序：电位越低，金属的负电性越强，

离子化越大，腐蚀趋势就更加严重。其他常用的参比电极（referenee electrode ）1）饱和甘汞

电极（SCE 2）铜/硫酸铜电极（CSE）

7、电位一PH图：是以纵坐标表示电极反应的平衡电极电位（相对于：SCE）横坐标表示溶液

pH值的热力学平衡图。腐蚀区，非腐蚀区，钝化区。

例如，从图中A、B、C、D各点对应的电位和pH条件，可以判断铁道腐蚀情况：点A处于免蚀区，不会发生腐蚀。

点B处于腐蚀区，且在氢线以下，即处于Fe2+离子和H2的稳定区。

在该条件下，铁将发生析氢腐蚀。其化学反应为：

阳扱反疵民一

阴极反应2H" +2e—

电池反应比+ 2H* 一F/JH宀

若铁处于点C条件下，既在腐蚀区，又在氢线以上，对于Fe2^H H2O是稳定的。

此铁仍会遭受腐蚀，发生的是吸氧腐蚀。

阳极反应Is----- Ft?" 4 2c

阴极反丿赴2H*十g 6卡2E----- H jO

点D对应的是Fe腐蚀，生成HFeO2-的区域。

电位一pH图的主要用途是：1预测反应的自发进行方向。2估计腐蚀产物的成分。3预测

减缓或防止腐蚀的控制因素。

为了使铁免于腐蚀，可设法使其移出腐蚀区。三种可能的途径为：①把铁的电极电位降

低至免蚀区，即对铁施行阴极保护。②铁的电势升高，使之进入钝化区。③溶液的PH值调整至9—13之间，也可使铁进入钝化区。

理论电位一PH图的局限性：只能用其判断腐蚀趋势，不能预测腐蚀速度的大小。然而其仍可为解释各种腐蚀现象和作用机理提供热力学依据A也可提供防W腐蚀的可能A勺途径。 __________

8 法拉第定律Faraday ' s law Fn Fn St SFn

9、极化：腐蚀原电池在电路接通以后，电流流过电极电位偏离初始电位的现象。极化的结果是阴极电位降低，阳极电位增加。极化的实质是电极反应过程发生了某些障碍。

极化的分类：活化极化、浓度极化和电阻极化。

去极化：消除或减弱引起电化学极化的因素，促使电极反应加速进行，称为去极化作用。

极化剂：凡能在阴极上与电子结合发生还原反应的物质，也称氧化剂，如氧和氢离子。

a ）阴极控制

b ）阳极控制

c ）混合控制

d ）欧姆控制

11、金属的钝化 钝化后，金属的腐蚀速度显著下降。

引起金属钝化的因素：1） 一般在 强氧化剂（如硝酸、硝酸银、氯酸、重铬酸钾及氧等 ）

中的钝化，称为化学钝化。2

）外加电 流引起的阳极极化时的钝化， 称为电化学钝化 。

12、土壤腐蚀的原因： （1） 土壤是固态、液态、气态二相物质所组成的混合物，由土壤颗粒 组成的固体骨架中充满着空气、水和不同的盐类。土壤中有水分和能进行离子导电的盐类存 在，使土壤具有电解质溶液的特征，因而金属在土壤中将发生电化学腐蚀

。（2）由于工业和

民用用电有意或无意地排入或漏泄至大地•土壤中有杂散电流通过地下金属构筑物，因而 发生电解作用，电解电池的阳极是遭受腐蚀的部位。

（3） 土壤中细菌作用而引起的腐蚀，称 为细菌腐蚀（或称微生物腐蚀）。 析氢腐蚀：酸性电解质溶液中。2H ++2e 如碳

钢在水中的腐蚀，

O 2+2H 2O+4e 10、腐蚀极化图

腐蚀速度控制因素：阴极控制 H 2。耗氧腐蚀：中性或碱性电解质溶液中， 4OH -

极化减慢腐蚀，去极化加速腐蚀。 阳极控制 混合控制 电阻控制