腐蚀电化学基本原理与典型曲线(金属大实验)
金属电化学腐蚀基本原理
第四节 金属的钝性
1
一、钝化现象
▪ 金属表面已从活性溶解状态变成了非常耐 蚀的状态。这种表面状态的突变过程称为 “钝化”，金属钝化后所处的状态称为 “钝态”，处于钝态下的金属性质称为 “钝性”。
▪ 金属的钝化现象具有极大的重要性。提高
金属材料的钝化性能，促使金属材料在使
15
3、钝化特性曲线分析
✓（1）AB段，初始电极电位EA0 _钝化电位(临界 电位) ECP，称为活性溶解区。 金属表面没有钝化膜形成，金属处于活性溶解 状态。当E＝ECP时，金属的阳极电流密度达到 最大值icp，称为钝化电流密度。
✓（2）BC段，ECP-EP，称为活化-钝化过渡区。 当电位达到ECP时，金属发生钝化，金属表面 有钝化膜形成，金属开始从活性状态转变为钝 态，阳极电流密度急剧下降。金属表面不断处 于钝化与活化相互转变的不稳定状态。在恒电 位下，阳极电流密度往往出现剧烈的振荡。 16
（2）支持成相膜理论的实验事实
能够直接观察到成相膜的存在，并测出其厚度。 如在浓硝酸中铁表面钝化膜是 -Fe2O3，钝化 膜厚度为25～30A0。
12
2、吸附理论
（1）对金属钝化的解释
金属钝化的原因是：金属表面(或部分表面)上形 成了氧或含氧粒子的吸附层，使金属表面的化学 结合力饱和，阳极反应活化能增大，因而金属溶
31
3、添加易钝化合金元素，提高合金的 耐蚀性
▪ 在某些金属或合金中，加入一定量的易钝 化合金元素，可以使合金在一些介质中形 成钝化膜而显著提高合金的耐蚀性。
▪ 例如，铁中加Cr、A1、Si等元素可显著提 高在含氧酸中的耐烛性；不锈钢中加Mo可 以提高在含Cl-溶液中的耐蚀性等等。
32
腐蚀电化学实验报告
腐蚀电化学实验报告 Final revision by standardization team on December 10, 2020.腐蚀电化学分析杨聪仁教授编撰一、实验目的以电化学分析法测量金属在不同环境下的腐蚀速率。
二、实验原理2-1 腐蚀形态腐蚀可被定义为材料受到外在环境的化学侵蚀而导致退化的象。
大多数材料的腐蚀包含了由电化学引起的化学侵蚀。
我们可根据被腐蚀金属的表面，简便地将腐蚀型态分类，如图一。
有许多类型易被辨识，但各种腐蚀类型彼此间都有某种程度的关连。
这些类型包括：均匀或一般侵蚀腐蚀应力腐蚀化学或两金属腐蚀冲蚀腐蚀孔蚀腐蚀涡穴损伤间隙腐蚀移擦腐蚀粒间腐蚀选择性腐蚀均匀或一般侵蚀腐蚀均匀腐蚀是指当金属处于腐蚀环境时，金属整个表面会同时进行电化学反应。
就重量而言，均匀腐蚀是金属所面临的最大腐蚀破坏，尤其是对钢铁来说。
然而，它很容易藉由保护性镀层、抑制剂及阴极保护等方法来控制。
化学或两金属腐蚀由于不同金属具有不同的电化学电位，因此当要将不同金属放在一起时，必须格外小心，以免产生腐蚀现象。
两金属化学腐蚀的另一个重要考虑因素是阳极与阴极的比率，也就是面积效应(area effect)。
阴极面积大而阳极面积小是一种不利的面积比率，因为当某特定量的电流经过金属对时，例如不同尺寸的铜极及铁极，小电极的电流密度会远大于大电极，因此小阳极将会加速腐蚀。
所以大阴极面积对小阳极面积的情形应尽量避免。
孔蚀腐蚀孔蚀是会在金属上产生空孔的局部腐蚀类型。
此类型的腐蚀若造成贯穿金属的孔洞，则对工程结构会有相当的破坏效果。
但若没有贯穿现象，则小蚀孔有时对工程设备而言是可接受的。
孔蚀通常是很难检测的，这是因为小蚀孔常会被腐蚀生成物覆盖所致。
另外蚀孔的数目及深度变化也很大，因此对孔蚀所造成的破坏不太容易做评估。
也因为如此，由于孔蚀的局部本质，它常会导致突然不可预测的破坏。
蚀孔会在腐蚀速率增加的局部区域发生。
金属表面的夹杂物，其他结构不均匀物及成份不均匀处，都是蚀孔开始发生的地方。
腐蚀电化学实验报告
腐蚀电化学实验报告标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]腐蚀电化学分析杨聪仁教授编撰一、实验目的以电化学分析法测量金属在不同环境下的腐蚀速率。
二、实验原理2-1 腐蚀形态腐蚀可被定义为材料受到外在环境的化学侵蚀而导致退化的象。
大多数材料的腐蚀包含了由电化学引起的化学侵蚀。
我们可根据被腐蚀金属的表面，简便地将腐蚀型态分类，如图一。
有许多类型易被辨识，但各种腐蚀类型彼此间都有某种程度的关连。
这些类型包括：均匀或一般侵蚀腐蚀应力腐蚀化学或两金属腐蚀冲蚀腐蚀孔蚀腐蚀涡穴损伤间隙腐蚀移擦腐蚀粒间腐蚀选择性腐蚀均匀或一般侵蚀腐蚀均匀腐蚀是指当金属处于腐蚀环境时，金属整个表面会同时进行电化学反应。
就重量而言，均匀腐蚀是金属所面临的最大腐蚀破坏，尤其是对钢铁来说。
然而，它很容易藉由保护性镀层、抑制剂及阴极保护等方法来控制。
化学或两金属腐蚀由于不同金属具有不同的电化学电位，因此当要将不同金属放在一起时，必须格外小心，以免产生腐蚀现象。
两金属化学腐蚀的另一个重要考虑因素是阳极与阴极的比率，也就是面积效应(area effect)。
阴极面积大而阳极面积小是一种不利的面积比率，因为当某特定量的电流经过金属对时，例如不同尺寸的铜极及铁极，小电极的电流密度会远大于大电极，因此小阳极将会加速腐蚀。
所以大阴极面积对小阳极面积的情形应尽量避免。
孔蚀腐蚀孔蚀是会在金属上产生空孔的局部腐蚀类型。
此类型的腐蚀若造成贯穿金属的孔洞，则对工程结构会有相当的破坏效果。
但若没有贯穿现象，则小蚀孔有时对工程设备而言是可接受的。
孔蚀通常是很难检测的，这是因为小蚀孔常会被腐蚀生成物覆盖所致。
另外蚀孔的数目及深度变化也很大，因此对孔蚀所造成的破坏不太容易做评估。
也因为如此，由于孔蚀的局部本质，它常会导致突然不可预测的破坏。
蚀孔会在腐蚀速率增加的局部区域发生。
金属表面的夹杂物，其他结构不均匀物及成份不均匀处，都是蚀孔开始发生的地方。
用Tafel曲线外推法测定金属材料的腐蚀速度
用Tafel曲线外推法测定金属材料的腐蚀速度一、实验目的1.了解测定金属材料腐蚀速度的电化学方法。
2.掌握Tafel曲线外推法的原理与方法。
3.熟悉LK98BⅡ型微机电化学分析系统(天津市兰力科化学电子高技术有限公司制造)。
二、实验原理在使用金属的过程中，人们不仅关心它是否会发生腐蚀(热力学可能性)，更关心其腐蚀速度的大小(动力学问题)。
腐蚀速度表示单位时间内金属腐蚀的程度。
迄今为止，普遍应用的测定腐蚀速度方法仍然是经典的失重法。
失重法的优点是准确可靠，但由于实验周期长，需要做多组平行实验并且操作麻烦，所以满足不了快速的要求。
电化学方法的优点是快速简便并有可能用于现场监控，因而得到了人们的重视。
测定金属材料腐蚀速度的电化学方法有塔菲尔曲线外推法、线性极化法、三点法、恒电流暂态法、交流阻抗法等。
本实验采用塔菲尔(Tafel)曲线外推法测定其腐蚀速度。
1905年，塔菲尔(Tafel)提出了塔菲尔关系式，也即：在过电位足够大（η>50mv）时，过电位与电流密度有如下的定量关系，称为塔菲尔公式：η+=a lnbia,是常数。
常数a是电流密度i等于1A·cm-2时的超电势值，它与电式中i是电流密度；b极材料、电极表面状态、溶液组成以及实验温度等密切相关。
b的数值对于大多数的金属来说相差不多，在常温下接近于0.050V。
如用以10为低的对数，b约为0.116V。
这意味着，电流密度增加10倍，则过电位约增加0.116V。
iTafel曲线外推法求corrlg为横坐标作图，塔菲尔关系是一条直线(如上图所示)。
这个关系如用η为纵坐标，i在电流密度很小时不能与事实相符合。
因为按照该公式，当i→0时，η应趋向-∞，这当然是不对的。
当i→0时，电极上的情况接近于可逆电极，η应该是零而不应该是-∞。
实际上，在低电流密度时，过电位不遵守塔菲尔公式而出现了另外一种性质的关系，即过电位η=。
与通过电极的电流密度成正比，可表示为iω如上图所示，在强极化区，即过电位足够大（ >50mv）时，过电位与电流密度成一直线。
腐蚀电化学实验报告
腐蚀电化学分析杨聪仁教授编撰一、实验目的以电化学分析法测量金属在不同环境下的腐蚀速率。
二、实验原理2-1 腐蚀形态腐蚀可被定义为材料受到外在环境的化学侵蚀而导致退化的象。
大多数材料的腐蚀包含了由电化学引起的化学侵蚀。
我们可根据被腐蚀金属的表面，简便地将腐蚀型态分类，如图一。
有许多类型易被辨识，但各种腐蚀类型彼此间都有某种程度的关连。
这些类型包括：均匀或一般侵蚀腐蚀应力腐蚀化学或两金属腐蚀冲蚀腐蚀孔蚀腐蚀涡穴损伤间隙腐蚀移擦腐蚀粒间腐蚀选择性腐蚀均匀或一般侵蚀腐蚀均匀腐蚀是指当金属处于腐蚀环境时，金属整个表面会同时进行电化学反应。
就重量而言，均匀腐蚀是金属所面临的最大腐蚀破坏，尤其是对钢铁来说。
然而，它很容易藉由保护性镀层、抑制剂及阴极保护等方法来控制。
化学或两金属腐蚀由于不同金属具有不同的电化学电位，因此当要将不同金属放在一起时，必须格外小心，以免产生腐蚀现象。
两金属化学腐蚀的另一个重要考虑因素是阳极与阴极的比率，也就是面积效应(area effect)。
阴极面积大而阳极面积小是一种不利的面积比率，因为当某特定量的电流经过金属对时，例如不同尺寸的铜极及铁极，小电极的电流密度会远大于大电极，因此小阳极将会加速腐蚀。
所以大阴极面积对小阳极面积的情形应尽量避免。
孔蚀腐蚀孔蚀是会在金属上产生空孔的局部腐蚀类型。
此类型的腐蚀若造成贯穿金属的孔洞，则对工程结构会有相当的破坏效果。
但若没有贯穿现象，则小蚀孔有时对工程设备而言是可接受的。
孔蚀通常是很难检测的，这是因为小蚀孔常会被腐蚀生成物覆盖所致。
另外蚀孔的数目及深度变化也很大，因此对孔蚀所造成的破坏不太容易做评估。
也因为如此，由于孔蚀的局部本质，它常会导致突然不可预测的破坏。
蚀孔会在腐蚀速率增加的局部区域发生。
金属表面的夹杂物，其他结构不均匀物及成份不均匀处，都是蚀孔开始发生的地方。
当离子和氧浓度差异形成浓淡电池时也可产生蚀孔。
间隙腐蚀是发生于间隙及有停滞溶液之遮蔽表面处的局部电化学腐蚀。
金属腐蚀学 -电化学腐蚀动力学PPT课件
Ca
E a
E E e,O2 /OH
e,Fe/ Fe2
0.163
13%
0.805 (0.463)
Cc
E c
E E e,O2 /OH
e,Fe/ Fe2
1.105
87%
0.805 (0.463)
24
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引用及版权声明
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ic
n 2
H2
iC ia ic
i
ic iA ia
i
iC( EcP)= ic( EcM)- ia( EcG)
iA( EaQ)= ia( EaN)- ic( EaF)
4
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实测极化曲线与理想极化曲线的比较
• 当iC= ic(体系电位达到Ec0)或iA= ia (体系电位达到Ea0)
时，进一步增加阴极极化电流或阳极极化电流，体系
7
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利用腐蚀原电池自身电流变化进行极化曲线的测量
断路：Ea0、Ec0 接通：R外↓，I ↑
若不极化，R总＝0，I→∞ 极化： R →0 ， I → I max
I ↑，电位差减小
测定腐蚀极化图的装置
R外＝0 ， R溶液， R总≠0 ： 实际测量 两极化曲线不会相交
理论上：交点S，对应体系的腐蚀电位Ecorr 和 腐蚀电流Icorr
流差值由外电流来补偿
阴极极化： 阳极极化：
iC= ic- ia iA= ia- ic
3
第3页/共27页
实测极化曲线与理想极化曲线的关系
E
M ia Mn+ ne
第一章 金属电化学腐蚀基本原理
并离解为原子，再夺得铂表面的电子而成为荷 负电的负离子，即 O2 2O;2O 4e 2O2
+
金 属
+
-
，从而形成金属侧荷正电、溶液侧荷负电的双 + +-
溶
电层
+ +-
液
电化学腐蚀的趋势-电化学热力学
• 金属与溶液的界面特性—双电层 • 双电层的特点
• 双电层有两层“极板”，可能在不同相中，也可 能在同一相中；
电化学腐蚀的趋势-电化学热力学
• 电极电位
• 常用参比电极的电位值
名称
结构
电极电位V 温度系数mV 一般用途 备注
标准氢电极 饱和甘汞电极 1mol/L甘汞电极 0.1mol/L甘汞电极 标准甘汞电极 海水甘汞电极 饱和氯化银电极
Pt[H2]1atm|H+(α=1) Hg[Hg2Cl2]|饱和KCl Hg[Hg2Cl2]|1mol/LKCl Hg[Hg2Cl2]|0.1mol/LKCl Hg[Hg2Cl2]|Cl-1 (α=1)
金 属
-
M+
+
溶 液
-+
-+ + +
-+ -
+
引起电位跃，如图所示。φ1为紧密 层电位跃； φ2为分散层电位跃。当 金属侧带负电时，双电层电位跃为
负值；金属侧带正电时电位跃为正
值
d
δ
-φ
φ1
φ
φ2
距离
电化学腐蚀的趋势-电化学热力学
• 电极电位
• 术语
• 电极—浸在电解质溶液中且其界面处进行电化学 反应的金属
Hg[Hg2Cl2]|海水 Ag[AgCl]|饱和KCl
金属电化学腐蚀基本原理
第九页，共126页
第一章 金属电化学腐蚀基本原理
第一节 电化学腐蚀的原理
(3)金属离子不能进入 溶液，溶液中的金属离子也 不能沉积到金属表面。此时 可能出现另一种双电层。
稳定金属与不含金属离 子的溶液中，将形成这类双 电层。
第十页，共126页
第一章 金属电化学腐蚀基本原理
第一节 电化学腐蚀的原理
2、双电层的特点 (1)双电层两层“极板”分处于不同的两相——金 属相(电子导体相)和电解质溶液(离子导体相)中； (2)双电层的内层有过剩的电子或阳离子，当系统 形成回路时，电子即可沿导线流入或流出电极； (3)双电层犹如平板电容器。
阳极反应通式：
M M n ne
阴极反应通式：
D ne D • ne
第四页，共126页
第一章 金属电化学腐蚀基本原理
第一节 电化学腐蚀的原理
二、金属与溶液的界面特性——双电层 德国化学家W.H.Nernst在1889年提出“双
电层理论”对电极电势给予了说明。 金属浸入电解质溶液内，其表面的原子与溶
液中的极性水分子、电解质离子相互作用，使 界面的金属和溶液侧分别形成带有异性电荷的 双电层。双电层的模式随金属、电解质溶液的 性质而异，一般有以下三种类型。
第五页，共126页
双电层的概念
界面电势差
在金属与溶液的界面上，由于正、负离子静电吸引和热 运动两种效应的结果，溶液中的离子只有一部分紧密地排 在固体表面附近，相距约一、二个离子厚度称为紧密层；
第一章 金属电化学腐蚀基本原理
第一节 电化学腐蚀的原理
4、电极电位的测量 由于无法直接测定单个电极电势的绝对值， 而只能用电位计测出两电极的电动势，因此， 为了能够比较出所有电极电势的大小，就必须 选择一个电极。并规定其E(电极电势)=0。 测量电极电位的原理电路如下图所示：
第5章金属的钝化
第5章金属的钝化铁、铝等金属在稀HNO3或稀H2SO4中能很快腐蚀，但是在浓HNO3或浓H2SO4中腐蚀现象几乎完全停止。
1836年斯柯比（Schobein）称金属在浓HNO3或浓H2SO4中获得的耐蚀状态为钝态。
从此，人们对金属的钝化进行了广泛的研究。
现今钝化在控制金属腐蚀和提高金属材料的耐蚀性方面占有十分重要的地位。
经钝化的铁重新放入稀HNO3中也不会再溶解，因为铁处于钝态。
金属或合金受一些因素影响，化学稳定性明显增强的现象，称为金属的钝化(Passivation of metals)。
由某些钝化剂(氧化剂)所引起的金属钝化，称为化学钝化。
如浓HNO3、浓H2SO4、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4和O2等氧化剂都可使金属钝化。
此外，用电化学方法也可使金属钝化，如将铁置于H2SO4溶液中作为阳极，用外加的直流电使铁的电位升高到一定数值(即阳极极化)，也能使铁的表面生成钝化膜。
由阳极极化引起的金属钝化现象，叫电化学钝化或阳极钝化。
研究钝化现象有很大的实际意义。
金属处于钝化状态能显著降低金属的自溶解和阳极溶解速度，保护金属防止腐蚀，但有时为了保证金属能正常参与反应而溶解，又必须防止钝化，如化学电源中电极的钝化常常带来有害的后果，使最大输出电流密度以及活性物质的利用率降低。
所以，长期以来，对钝化现象的研究受到很大的重视。
5.1 金属的钝化现象5.1.1 金属钝化的两种方式—化学钝化与电化学钝化1．化学钝化如果把一块铁片放在HNO3中，并考察铁片的溶解速度与HNO3浓度的关系(如图5.1所示)，可以发现铁在稀硝酸中剧烈地溶解，并且铁的溶解速度随着HNO3浓度的增大而迅速增大。
当HNO3的浓度增加到30~40%时，铁的腐蚀速度达到最大值，若继续增加HNO3浓度超过40%，则铁的溶解速度就突然下降到原来的的1/4000，这一现象称为钝化。
如果继续增大HNO3浓度到90%以上，腐蚀速度又有较快的上升(在95%HNO3中铁的腐蚀速度约为90%HNO3中的10倍)，这一现象称为过钝化。
第4章金属腐蚀极化曲线与测试方法课件
钝化电流 真实阳极曲线 致钝电流
表观阳极极 化曲线
特征：
•表观与真实曲线相似
•E＜Ee,c后表观比真实 电流低，差值为 Ic
腐蚀电位
阴极电流
表观阳极极化曲线 钝化电流 Imax
I Ic I (EP) Ep时的真实阴极电流＞ Imax
特征：可自钝化 •EK处于钝化区——自 钝化，不用外加电流 •表观与真实差别极大： 表观曲线随E单调上升 •E＞Ee,c后重合
活化钝化过渡区
•金属可钝化并进入第3种情况
-IC
阴极极化曲线 •阳阴极极化曲线交点在钝化区
活化溶解区
钝化区
腐蚀电位 EK
过钝化区
阳极平衡电位
Ee，c
钝化电位
活化电位 （Flade电位
）阴极平衡电位
过钝化电位
补充：实现自钝化的途径 （/link?url=mhrFetw_9kAuLVby_sAuh1hWlujaGj_DYaLiNvppr0WZ0Ms Nj_ChE6rkO89lxSKdE1bwRJFvxjVEsFKVtvIzvykMe3mC2VuJdWFAlwIgCnC）
4、扩散有影响甚至其控制下的金属腐蚀速度
腐蚀电位处的阳、阴极电流相等即 为腐蚀速度 = IL（阴极电流）
IK：自腐蚀电流 icorr
此后两线接近、相似 I：表观腐蚀电流
阴极平衡电位
相似
IL：阴极极限扩散电流
自腐蚀电位 阳极平衡电位
5、具有完整阳极钝化曲线金属的腐蚀速度
• 真实极化曲线上交点的电位就是腐蚀电位 • 此点对应的阳极真实电流即为腐蚀速度，也是此电位阴极电流的绝对值
问题：自钝化、化学钝化、阳极钝化、电化学钝化的区别？
致钝电流
金属的腐蚀电化学实验
Zn
(c) Cu作为杂质分 布在Zn表面 (短路)
常见材料的电位
腐蚀电池形成原因举例
钢 铝 渗碳体 新管道 旧管道
铁
(a) 不同金属组合
应力集中
(b)金属中含杂项
(c) 表面状态不同
砂土 粘土
表面状态不同缝内 Cu2+浓度比缝外高 铜 铜
(d) 应力及形变差异
(e) 氧浓度差异
(f) 金属离子浓度差
腐蚀电化学实验
电化学腐蚀 腐蚀电化学测试原理 动电位扫描实验
电化学腐蚀
定义：金属与电解质发生电化学反应而引起的变质或破坏过程。 原因：金属组织的不均匀性或电解质中的浓度差（例如氧）导致电 位不同而形成了腐蚀原电池。 电荷转移：电势较低的部位易失去电子而遭受氧化腐蚀，称此为阳 极，而电势较高的部位是阴极，它将阳极流来的电子传给电解质 中被还原的物质，发生还原反应，因此阴极仅起电子传递作用而 不受腐蚀。 阳极反应 ：M→Mn++ne
2. 实验原理
电极上通过的电流密度越大，电极电位偏离程 度也越大。控制外加电流使其由小到大逐渐增 加，便可以测得一系列对应于电流的电位值。 把极化电流 I 对阴极电位E作图，即得到阴极 极化曲线。 测定极化曲线的方法主要有两种：
恒电位法 恒电流法
恒电位法
原理
I = f (E)
以电位为自变量，通过调节使电极恒定在某一电位，测量相应 的极化电流值； 然后把电位恒定在另一数值上再读取新的极化电流值， 这样逐点地测定，得到相应的极化电流随电位变化的函数关系。
阴、阳极电位随电 流强度的变化
阴极极化
Ia
(-)极
材料腐蚀与防护-金属的电化学腐蚀原理(2)
• （2）阴极浓差极化：
如果阴极反应的反应物或产物的扩散速率小于阴极放电 速率，则反应物和产物分别在阴极附近的液层中浓度降低 和升高，阻碍阴极反应的进—步进行，造成阴极电极电位 向负方向移动，产生阴极浓差极化。
阴极极化程度越大．说明阴极过程受阻越严重。由于阴极过 程与阳极过程为共轭过程，因此阴极极化同样可以减缓金属 腐蚀。
分别为阴极、阳极和欧姆电位降 均可从腐蚀极化图中得出 各个控制因素的 控制程度可以用 各控制因素的阻 力与所有控制因 素的阻力之和的 百分比来表示。 如果用C表示电阻 的控制程度：
CC EC EC P C 100% 100% 100% e e P P P E E E E E C A R C A R C A
第一节
电化学腐蚀中的阴极过程
金属在电解质溶液中发生电化学腐蚀的根本原因是电解质溶液中 含有能使该种金属氧化的物质，即腐蚀过程的去极化剂。去极化
剂的阴极过程与金属氧化的阳极过程共轭组成腐蚀过程。
由阴极极化的本质可知，凡能在阴极上吸收电子的过程（即阴极还原 反应）都能起到去极化剂的作用。阴极上吸收电子的还原反应大致有 以下几类：
Ecorr EeA 0
α
S
图3.7 腐蚀极化图 （Evans 图）
Icorr
腐蚀极化图
+E EeC
β
阴极极化率
PC
e EC EC
I corr
E C I corr
tan
Ecorr EeA
α
S
阳极极化率
e EA EA E A PA tan I corr I corr
A
E E Es
极化分类
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)
2024年度金属电化学腐蚀基本原理
100%
非金属涂层
采用油漆、塑料、橡胶等非金属 材料在金属表面形成一层隔离层 ，以防止腐蚀介质与金属基体接 触。
80%
复合涂层
结合金属和非金属涂层的优点， 形成具有综合性能的复合涂层， 如金属-陶瓷复合涂层等。
2024/3/24
20
缓蚀剂应用技术
无机缓蚀剂
利用无机化合物与金属表面发 生化学反应，生成一层难溶的 保护膜，从而阻止腐蚀反应的 进行。
数据拟合与参数提取
3
利用数学模型对实验数据进行拟合，提取出反映 金属腐蚀特性的关键参数，如腐蚀电流密度、腐 蚀电位等。
2024/3/24
25
结果分析与讨论
腐蚀速率计算
根据实验测得的电位、电流等数据，计算金属的 腐蚀速率，评估金属的耐蚀性能。
影响因素分析
探讨温度、湿度、pH值等环境因素以及金属成 分、组织结构等内在因素对金属腐蚀行为的影响 。
2024/3/24
腐蚀机理探讨
结合动电位极化曲线和EIS测试结果，分析金属 的腐蚀机理，如点蚀、晶间腐蚀等。
防护措施建议
根据实验结果和分析，提出针对性的金属防护措 施建议，如选用耐蚀材料、改变金属表面状态、 控制环境因素等。
26
THANK YOU
感谢聆听
2024/3/24
27
17
铝在碱性溶液中腐蚀
电化学腐蚀过程
在碱性溶液中，铝作为阳极失去 电子被氧化成铝离子，而阴极则 是溶液中的氢氧根离子得到电子 被还原成水。这个过程中，铝不 断溶解到溶液中，导致铝的腐蚀 。
影响因素
碱性溶液的浓度、温度、铝的合 金成分等都会影响铝在碱中的腐 蚀速率。一般来说，碱浓度越高 、温度越高，铝的腐蚀速率越快 。同时，不同合金成分的铝耐腐 蚀性也有差异。
第4章金属腐蚀极化曲线与测试方法
• 问题：能通过腐蚀电位大小比较说明腐蚀速度的大小吗？
实例
阴极控制
阳极控制
实例
Evans图
不同金属上：同一个阴极反应的动力学会不同，极化率不同
哪个因素控制？ 腐蚀极化图与控制因素：阳极、阴极、混合、电阻控制
阴极极化率
控制因素原理：金属远离平衡腐蚀的动力学方程式（极化控制下）
阳极交换电流 腐蚀电位 阳极电流 阴极电流
腐蚀电流为 icorr 腐蚀电位为 Ek
？
• 电化学极化下金属腐蚀动力学方程式
即表观总阴极电流：
即表观总阳极电流：
哪种曲线的塔菲尔常数？
过电位，出发点？
• 对比一个电极反应的巴氏方程：公式相同但含义不同！
或写为：
极化值，出发点？
式中：
问题：
如何推导电化学极化下腐蚀速度的一般动力学方程式 （即非 远离平衡极化的普遍情况）
活化钝化过渡区
•金属可钝化并进入第3种情况
-IC
阴极极化曲线 •阳阴极极化曲线交点在钝化区
活化溶解区
钝化区
腐蚀电位 EK
过钝化区
阳极平衡电位
Ee，c
钝化电位
活化电位 （Flade电位
）阴极平衡电位
过钝化电位
补充：实现自钝化的途径 （/link?url=mhrFetw_9kAuLVby_sAuh1hWlujaGj_DYaLiNvppr0WZ0Ms Nj_ChE6rkO89lxSKdE1bwRJFvxjVEsFKVtvIzvykMe3mC2VuJdWFAlwIgCnC）
即可获得E-Ia真实极化曲此线后两线接近、相似
I：表观腐蚀电流
IK：腐蚀电流 icorr
阴极平衡电位
相似
实验报告-极化曲线测量金属的腐蚀速度
一、目的和要求1、 掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。
通过测定Fe 在NaCl 溶液中的极化曲线，求算Fe 的自腐蚀电位，自腐蚀电流 2、论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用 二、基本原理当金属浸于腐蚀介质时，如果金属的平衡电极电位低于介质中去极化剂（如H +或氧分子）的平衡电极电位，则金属和介质构成一个腐蚀体系，称为共轭体系。
此时，金属发生阳极溶解，去极化剂发生还原。
在本实验中，镁合金和钢分别与L 的NaCl 溶液构成腐蚀体系。
镁合金与NaCl 溶液构成腐蚀体系的电化学反应式为：阳极： Mg= Mg 2++2e阴极： 2H 2O+2e=H 2+2OH -钢与NaCl 溶液构成腐蚀体系的电化学反应式为：阳极： Fe= Fe 2++2e阴极： 2H 2O+2e=H 2+2OH - @腐蚀体系进行电化学反应时的阳极反应的电流密度以 i a 表示， 阴极反应的速度以 i k 表示， 当体系达到稳定时，即金属处于自腐蚀状态时，i a =i k =i corr （i corr 为腐蚀电流），体系不会有净的电流积累，体系处于一稳定电位c ϕ。
根据法拉第定律，即在电解过程中，阴极上还原物质析出的量与所通过的电流强度和通电时间成正比，故可阴阳极反应的电流密度代表阴阳极反应的腐蚀速度。
金属自腐蚀状态的腐蚀电流密度即代表了金属的腐蚀速度。
因此求得金属腐蚀电流即代表了金属的腐蚀速度。
金属处于自腐蚀状态时，外测电流为零。
极化电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线称为极化曲线。
测量腐蚀体系的阴阳极极化曲线可以揭示腐蚀的控制因素及缓蚀剂的作用机理。
在腐蚀点位附近积弱极化区的举行集会测量可以可以快速求得腐蚀速度。
在活化极化控制下，金属腐蚀速度的一般方程式为：其中 I 为外测电流密度，i a 为金属阳极溶解的速度，i k 为去极化剂还原的速度，βa 、βk 分别为金属阳极溶解的自然对数塔菲尔斜率和去极化剂还原的自然对数塔菲尔斜率。
2024年度第二章金属电化学腐蚀原理ppt课件
使用方法
可将缓蚀剂直接添加到腐蚀介质中，或通过浸泡 、涂刷等方式应用于金属表面。
效果评价
通过失重法、电化学测试等方法对缓蚀剂的效果 进行评价，确保防护措施的有效性。
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06
实验方法与技术手段在金属电化学腐蚀研 究中应用
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实验室模拟加速试验方法介绍
盐雾试验
通过模拟海洋大气环境，加速金属腐蚀过程，评估金属材料的耐腐 蚀性。
能和腐蚀行为。
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环境因素影响
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介质性质
01
介质的酸碱度、氧化还原电位、离子浓度等性质会影响金属的
电化学腐蚀过程。
溶解氧含量
02
溶解氧是金属电化学腐蚀过程中的重要氧化剂，其含量直接影
响腐蚀速率。
温度
03
温度会影响介质的离子活度、电极反应速率和扩散速率，从而
影响金属的电化学腐蚀过程。
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阳极反应过程
金属溶解
金属原子失去电子，转化 为金属离子进入溶液，同 时释放出电子。
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阳极氧化
金属离子与溶液中的阴离 子结合，形成金属氧化物 或氢氧化物。
阳极极化
阳极电位向正方向移动， 使得金属溶解速度减缓。
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阴极反应过程
溶液中的氧化剂接受电子
溶液中的氧化剂（如氧气、氢离子等 ）在阴极接受电子，被还原。
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经济损失
电化学腐蚀会导致金属材 料的失效和破坏，给工业 生产和日常生活带来巨大 经济损失。
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安全隐患
电化学腐蚀会降低金属材 料的机械性能和耐腐蚀性 能，增加设备故障和安全 事故的风险。
金属的电化学腐蚀完整版PPT课件-2024鲜版
金属的电化学腐蚀过程
阳极过程
金属原子失去电子成为金属离子，进入电解质溶液。 阳极反应通常是金属的氧化反应。
阴极过程
电解质溶液中的氧化剂在阴极接受电子，发生还原反 应。阴极反应通常是氧或氢离子的还原。
电流回路
通过电解质溶液和金属内部的电子流动，形成闭合回 路，维持腐蚀反应的进行。
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缓蚀剂的应用
无机缓蚀剂
如硅酸盐、磷酸盐等，通过与金 属表面发生化学反应形成保护膜，
减缓金属的腐蚀速率。
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有机缓蚀剂
如胺类、醛类、羧酸类等有机化合 物，通过吸附在金属表面形成保护 膜或改变金属表面的电化学性质来 抑制腐蚀。
复合缓蚀剂
将无机缓蚀剂和有机缓蚀剂复配使 用，发挥协同作用，提高缓蚀效果。
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表面改性
通过化学或物理方法改变 金属表面的性质，提高其 耐蚀性，如化学镀、激光 处理等。
表面合金化
在金属表面形成耐蚀性合 金层，提高金属的耐蚀性 能。
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阴极保护与阳极保护
阴极保护
通过向金属施加负电位，使其成为阴 极而得到保护，如外加电流阴极保护 和牺牲阳极阴极保护等。
阳极保护
将金属连接到外加电源的正极上，使其 成为阳极并形成致密的氧化膜，从而防 止金属的进一步腐蚀。
可以缩短试验周期，降低成本，同时模拟多 种腐蚀因素的作用。
缺点
应用范围
模拟条件与实际使用环境可能存在差异，结 果仅供参考。
适用于金属材料的耐腐蚀性能评估和选材依 据。
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金属电化学腐蚀的案例分析与讨论
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