金属腐蚀与防护期末复习概要

金属腐蚀期末复习

1、测量腐蚀速度电化学方法

塔菲尔腐蚀法：将金属样品制成电极浸入腐蚀介质中，测量稳态的伏安（E~I ）数据，作log|I|~E 图，将阴、阳极极化曲线的直线部分延长，所得交点对应的即为logIcor,由腐蚀电流Icor 除以事先精确测量的样品面积S0，即得腐蚀速率。

该法的优点是无需知道塔菲尔斜率ba,bk 的值，实验操作简单。 缺点是用大电流极化到塔菲尔区，金属电极表面的状态会发生改变，与外加极化前的自腐蚀情况有所不同，测得的腐蚀速度不能真实地代表原来的自腐蚀速度，且体系的控制机理有可能发生变化

线性极化法：当极化电位很小时（通常小于10mV ），此时称极化曲线的微极化区，公式的指数项按级数展开，可以略去高次项，公式变为Stern-Geary 公式

p corr R B i /= I

E R p /∆=

优点在于能快速测出金属的瞬时腐蚀速度，因属于微极化，因此不会引起金属表面状态的变化及腐蚀控制机理的变化。

缺点在于塔菲尔斜率ba 、bk 需另外测定或从文献选取，准确度不高，且该法不适于电导率低的体系。

弱极化区的极化测量法：有适用于活化极化控制的腐蚀体系的三点法和四点法， 阳极活化控制而阴极由浓度控制的截距法等。该类方法的极化测量范围一般在距离腐蚀电位为±20~70mV 之间，其优点是可以避免塔菲尔外推法中强极化引起的金属表面状态、溶液成分以及控制机理的改变，又可避免线性极化法中塔菲尔斜率选取或测定以及近似线性区范围选择等引起的误差

2、腐蚀电池由哪几份构成

阳极、阴极、电解质溶液和电子回路

3、解释并画出孔蚀闭塞电池原理图

点腐蚀(孔蚀)是一种腐蚀集中在金属表面数十微米范围内且向纵深发展的腐蚀形式，简称点蚀。

蚀孔内的金属表面出于活态，电位较负；蚀孔外的金属表面出于钝态，电位较正，于是孔内和孔外构成了一个活态—钝态微电偶腐蚀电池，电池具有大阴极—小阳极的面积比结构，阳极电流密度很大，蚀孔加深很快。孔外金属表面同时讲受到阴极保护，可继续维持钝态

随着腐蚀的进行，孔口戒指的pH 值逐渐升高，水中的可溶性盐将转化为沉淀，结果锈层和垢层一起在孔口沉积形成一个闭塞电池。

4、阳极保护的必要条件

将被保护设备与外加直流电源的正极相联，使之成为阳极，进行阳极极化；如果在此电位下金属能够建立钝态并维持钝态，则阳极过程受到抑制，而是金属的腐蚀速度降低，这时设备得到保护，这种方法称为阳极保护。

判断一个腐蚀体系能否采用阳极保护，首先要根据恒电位法测得的阳极极化曲线来分析，若曲线没有钝化特征，则不能使用阳极保护。

对金属通以对应于b 点的电流，使其表面生成一层钝化膜，电位进入钝化区（c-d 区），再用维钝电流将其电位维持在这个区域内，保持其表面的钝化膜不消失，则金属的腐蚀速度会大大降低，这就是阳极保护的基本原理

无钝化特征的阳极极化曲线

5、阴极极化：当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象，称为阴极极化

阳极极化：当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象，称为阳极极化 过电位：某一极化电流密度下的电极电位 与其平衡时的平衡电极电位 之间的绝对值

阴极过电位：ϕϕη-=e k

阳极过电位：

e a ϕϕη-=

传递系数：电极电位对阴极（阳极）反应活化能影响的分数，称为阴极（阳极）反应的传递系数；传递系数与活化粒子在双电层中的相对位置有关，也常称它为对称系数，同一个电极反应的阳极反应与阴极反应的传递系数之和为1；（α越大，越阻碍阴极反应进行，越促进阳极反应） 对于电极反应,当电极电位提高

ϕ∆后，阴极反应活化能升高而阳极反应活化能降低。其中阴极

反应活化能升高αnF ϕ∆，阳极反应活化能降低 βnF ϕ∆，α阴极反应的传递系数，β阳极反应的传递系数，且

有关系α+β＝

1

电极电位对阴阳极反应活化能影响示意图

6、钝化理论、成相膜理论、吸附理论

像铁那样的金属或合金在某种条件下，由活化态转为钝态的过程称为钝化，其钝化后所具有的耐蚀性称为钝性。 在一定条件下，当金属的电位由于外加阳极电流或局部阳极电流而移向正方向时，原来活泼溶解的金属表面状态会发生突变，金属的溶解速度则急速下降，这中表面状态的突变过程叫做钝化。 腐蚀速度大幅度下降，电位强烈正移是金属钝化的两个主要标志，缺一不可；

钝化特征：腐蚀速度大幅度下降，电位强烈正移，钝化膜的稳定性，钝化只是金属表面性质的改变。

阳极钝化：某些腐蚀体系在自然腐蚀状态下不能钝化，但通过外加阳极极化电流能够是金属钝化，这称为阳极钝化或电化学钝化。

化学钝化：金属在介质中依靠自身的作用实现的钝化； 阳极钝化和化学钝化的实质是一样的；

-

i

a

e ϕ

ϕ

成相膜理论：当金属溶解时，可在表面上生成致密的、覆盖性梁海的保护膜。这种保护膜作为一个独立的相存在，并把金属和溶液机械的隔开，这将使金属的溶解速度大大降低，也即使金属转为钝态。

吸附理论：吸附理论认为，金属钝化并不需要生成成相的固态产物膜。只要在金属表面或部分表面上形成氧或含氧粒子的吸附层就够了。吸附层只有单分子层厚。

氧原子和金属的最外侧的原子因化学吸附而结合，并使金属表面的化学结合力饱和，从而改变了金属/溶液界面的结构，大大提高了阳极反应的活化能，故金属同腐蚀介质的化学反应将显著减小，可以认为这就是金属发生钝化的原因

影响钝化建立的因素：氧化剂的氧化性能的强弱、氧化剂的浓度（临界钝化浓度）、金属材料本身的钝化性能、外加阳极电流密度、温度（低温有利于钝化）、金属表面在空气中形成的氧化物膜对钝化有利、钝态能被破坏（活性例子（特别是氯离子）、还原性气体、非氧化性酸、碱溶液、阴极极化、机械磨损）

7、温度对析氧腐蚀的影响

溶液温度升高将使氧的扩散过程和电极反应速度都加快，因此在一定

温度范围内，腐蚀速度讲随温度的升高而加快。但是温度升高的相反

的效应是氧的溶解度的降低，而这将使腐蚀速度减小。所以在敞口系

统中，铁的腐蚀速度约在80℃达到最大值，然后随温度升高而下降。

在封闭系统中，温度升高使气相中氧的分压增大，氧分压增大讲增加

氧在溶液中的溶解度，这就抵消了温度升高使氧溶解度降低的效应，

因此腐蚀速度将一直随温度升高而增大。

8、解释现象：试验：3%NaCl水溶液1滴至光亮的铁片上，加少量铁氰化钾（K

3Fe(CN)

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)和酚酞试剂，

然后把铁片置于磁场中。