电化学腐蚀定义与原理
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• 极化会减小腐蚀电流降低腐蚀速度
2.2 电化学保护
电化学保护：利用外部电流使金属电位发 生改变从而防止腐蚀的一种方法
电化学保护的分类
阴极保护：通入足够阴极电流，使阳极 溶解速度减小 阳极保护：通入足够阳极电流，使金属 达到并保持在钝化区内
2.2.1 阴极保护
牺牲阳极法:用一种腐蚀电位比被保护金属电位更负 的金属或合金与被保护金属组成电偶电池，依靠负电 性金属不断腐蚀溶解产生的电流对被保护金属构成保 护的方法
外加电流阴极保护法:利用外部直流电源对被保护体 提供阴极极化，实现对被保护体的保护方法
直流电源 +辅助
阳极
腐
蚀
介
被保护设备
质
外加电流保护法
箭头表示电流方向
地面 接线盒
埋地管道
牺牲阳极
牺牲阳极保护法
两种阴极保护示意图
■ 两种阴极保护的比较
牺牲阳极保护法安装简单，不需要直流电源， 对周围设备的干扰小。但牺牲阳极消耗大，难以 调节在最佳保护电位，且提供的电流较小。
外加电流阴极保护法不消耗有色金属，提供 较大的保护电流，易于监测和控制，但需要直流 电源，经常对保护系统进行检查和管理，由于电 流流过的范围宽，对周围其它金属设备产生杂散 电流腐蚀。
＊2.2.2 阴极保护的基本原理
从原理中了解阴极保护参数
保护电位,保护电流密度 最大保护电位，最小保护电位 完全保护，有效保护
由外电路向金属通入电子，以供去极化剂还原反 应所需，从而使金属氧化反应受到抑制。
当金属氧化反应速度降低到零时，金属表面只发生去 极化剂阴极反应。
阴极保护的效果用保护度η表示：
ηi0i 0 i100% 1ii0100%
保护效率
Z i0 i 100% iappl
i0 未保护时金属的腐蚀电流密度 i 保护时金属的腐蚀电流密度
－＋
辅助 阳极
I- － ＋
Ic
阴
极 Ia
Ia
阳
极 I-
辅助 阳极
外加电流阴极保护
电流关系: |Ic| = Ia + |I-|
外加电流阴极保护示意图
■阴极保护适合的体系
理论上，任何体系都可以。但在工程上还要求 保护电流密度比较小（在经济上才合算）。阴极 保护的经济指标，用保护效益 Z 来衡量。
腐蚀体系的阴极极化率大，阳极极化率小(即 阴极极化曲线陡而阳极极化曲线平)，则随着电位 负移，金属腐蚀速度减小快，而保护电流密度增 加慢，保护效益也就较大。
电化学腐蚀定义和 原理
电化学腐蚀定义和原理
定义： ➢极化 ➢阴极极化，阳极极化 ➢理论极化曲线，实测极化曲线
• 通过电流而引起原电池两极间电位差减 小且电流强度降低的现象称为原电池的 极化作用
• 电位向正的方向移动为阳极极化
• 电位向负的方向移动为阴极极化
• 极化的本质在于，电子的迁移比电极反 应及有关夫的连续步骤完成的快（产生 电子堆积）
3.2
腐蚀速度 (mm/y) 1.084 0.207 0.0404 0.0271 0.0170 0.0165
保护度
(%)
0 80.9 96.3 97.5 98.4 98.5
析氢情况
少量氢气泡 大量析氢
试验时间：144小时
溶液成分：FnH3 64 滴度；CNH3 28.8 滴度；Cl- 100滴度。 试验温度：常温
iappl 外加电流密度
当保护度P上升时，保护效率Z会降低
阴极保护的应用范围
• 环境介质必须是导电的 • 金属材料在所处介质中应易于阴极极化 • 被保护金属的几何形状不要过于复杂 目前阴极保护方法主要用于下列介质中： 1）淡水及海水中 2）碱及盐类溶液 3）土壤及海泥中
★确定保护电位时应考虑两个方面的因素： 第一，E值；第二，析氢反应的影响。
保护电流密度（钢铁）
环境 条件
稀硫酸 海水 淡水 高温淡水 高温淡水
室温 流动 流动 氧饱和 脱气
Ipr(mA/ m²) 120 150 60 180 40
环境
条件 Ipr(mA/m²)
中性土壤 细菌繁殖 400
中性土壤 通气
40
中性土壤 不通气
4
混凝土 含氯化物
5
混凝土 无氯化物
1
《金属防蚀技术便览》
★腐蚀体系是否适宜采用阴极保护：测量阴极极 化曲线，确定保护电位及相应的保护电流密度。 再计算保护度，确定是否适宜采用阴极保护。
P276-279
保护参数（碳钢在联碱盐析结晶器溶液中）
保护电位 （nv/sce)
-650 -800 -950 -1000 -1050
保护电流
密度(A/m²) 0 0.28 0.318 0.55 1.27
引自《电化学保护在化肥生产中的应用》P74
一些金属的保护电位 (单位：V)
金属或合金
铁与 含氧环境 钢 缺氧环境
Cu/饱和 CuSO4
-0.85
-0.95
参
比电极
Ag/AgCl/ Ag/AgCl/ Zn/洁净海水
海水
饱和KCl
-0.80
-0.75
+0.25
-0.90
-0.85
+0.15
铅 铜合金
铝 正极限值 负极限值
-0.6
-0.5~ 0.65
-0.95 -1.2
-0.55
-0.45~ 0.6
-0.90 -1.15
-0.5
-0.4~ 0.55
-0.85 -1.1
+0.5
+0.6~ +0.45
+0.15 -0.1
注：（1）比表数据取自1973年8月英国标准研究所制定的阴极保护规范； （2）海水指洁净，并未稀释的海水； （3）铝的阴极保护,电位不能太负,否则会加速腐蚀,产生负保护效应。
E Ic1 = Ia1+I1 Ic2 = Ia2+I2
Ia1< Ik
Ic2 = I2
Ia2＝0
F
阴
极
保
j
护 原
Ek
K
理
B
H
E1
E2
A
Ia1
Ik I1
Anode C
E
D cathode
Ic1 I2(Ic2)
I
阴极区
阳极区 腐蚀金属
Ic
Icor
阴 极
Ia
阳 极
Icor=Ia=|Ic| 腐蚀电池
I
直流电源
2.2.3 牺牲阳极法阴极保护
■牺牲阳极的性能
（1）电位要足够负 （2）阳极溶解性能好 （3）理论发生电量大 （4）实际发生电量和电流效率
（实际发生电量总是小于理论发生电量，所占百分比称为电流效）
* 性能参数 p286
➢电位：开路电位，工作电位，驱动电压 ➢电容量：理论电容量，实际电容量，阳极
电Байду номын сангаас效率 ➢阳极的腐蚀特性，阳极消耗率，阳极发生
电流量，阳极利用系数，自动调节性能
2.2.3.1 三类牺牲阳极
• 镁阳极：纯镁、Mg—Mn系、Mg—Al— Zn等
• 锌阳极：纯锌、Zn—A1系、Zn—Sn系 Zn—Hg系等
2.2 电化学保护
电化学保护：利用外部电流使金属电位发 生改变从而防止腐蚀的一种方法
电化学保护的分类
阴极保护：通入足够阴极电流，使阳极 溶解速度减小 阳极保护：通入足够阳极电流，使金属 达到并保持在钝化区内
2.2.1 阴极保护
牺牲阳极法:用一种腐蚀电位比被保护金属电位更负 的金属或合金与被保护金属组成电偶电池，依靠负电 性金属不断腐蚀溶解产生的电流对被保护金属构成保 护的方法
外加电流阴极保护法:利用外部直流电源对被保护体 提供阴极极化，实现对被保护体的保护方法
直流电源 +辅助
阳极
腐
蚀
介
被保护设备
质
外加电流保护法
箭头表示电流方向
地面 接线盒
埋地管道
牺牲阳极
牺牲阳极保护法
两种阴极保护示意图
■ 两种阴极保护的比较
牺牲阳极保护法安装简单，不需要直流电源， 对周围设备的干扰小。但牺牲阳极消耗大，难以 调节在最佳保护电位，且提供的电流较小。
外加电流阴极保护法不消耗有色金属，提供 较大的保护电流，易于监测和控制，但需要直流 电源，经常对保护系统进行检查和管理，由于电 流流过的范围宽，对周围其它金属设备产生杂散 电流腐蚀。
＊2.2.2 阴极保护的基本原理
从原理中了解阴极保护参数
保护电位,保护电流密度 最大保护电位，最小保护电位 完全保护，有效保护
由外电路向金属通入电子，以供去极化剂还原反 应所需，从而使金属氧化反应受到抑制。
当金属氧化反应速度降低到零时，金属表面只发生去 极化剂阴极反应。
阴极保护的效果用保护度η表示：
ηi0i 0 i100% 1ii0100%
保护效率
Z i0 i 100% iappl
i0 未保护时金属的腐蚀电流密度 i 保护时金属的腐蚀电流密度
－＋
辅助 阳极
I- － ＋
Ic
阴
极 Ia
Ia
阳
极 I-
辅助 阳极
外加电流阴极保护
电流关系: |Ic| = Ia + |I-|
外加电流阴极保护示意图
■阴极保护适合的体系
理论上，任何体系都可以。但在工程上还要求 保护电流密度比较小（在经济上才合算）。阴极 保护的经济指标，用保护效益 Z 来衡量。
腐蚀体系的阴极极化率大，阳极极化率小(即 阴极极化曲线陡而阳极极化曲线平)，则随着电位 负移，金属腐蚀速度减小快，而保护电流密度增 加慢，保护效益也就较大。
电化学腐蚀定义和 原理
电化学腐蚀定义和原理
定义： ➢极化 ➢阴极极化，阳极极化 ➢理论极化曲线，实测极化曲线
• 通过电流而引起原电池两极间电位差减 小且电流强度降低的现象称为原电池的 极化作用
• 电位向正的方向移动为阳极极化
• 电位向负的方向移动为阴极极化
• 极化的本质在于，电子的迁移比电极反 应及有关夫的连续步骤完成的快（产生 电子堆积）
3.2
腐蚀速度 (mm/y) 1.084 0.207 0.0404 0.0271 0.0170 0.0165
保护度
(%)
0 80.9 96.3 97.5 98.4 98.5
析氢情况
少量氢气泡 大量析氢
试验时间：144小时
溶液成分：FnH3 64 滴度；CNH3 28.8 滴度；Cl- 100滴度。 试验温度：常温
iappl 外加电流密度
当保护度P上升时，保护效率Z会降低
阴极保护的应用范围
• 环境介质必须是导电的 • 金属材料在所处介质中应易于阴极极化 • 被保护金属的几何形状不要过于复杂 目前阴极保护方法主要用于下列介质中： 1）淡水及海水中 2）碱及盐类溶液 3）土壤及海泥中
★确定保护电位时应考虑两个方面的因素： 第一，E值；第二，析氢反应的影响。
保护电流密度（钢铁）
环境 条件
稀硫酸 海水 淡水 高温淡水 高温淡水
室温 流动 流动 氧饱和 脱气
Ipr(mA/ m²) 120 150 60 180 40
环境
条件 Ipr(mA/m²)
中性土壤 细菌繁殖 400
中性土壤 通气
40
中性土壤 不通气
4
混凝土 含氯化物
5
混凝土 无氯化物
1
《金属防蚀技术便览》
★腐蚀体系是否适宜采用阴极保护：测量阴极极 化曲线，确定保护电位及相应的保护电流密度。 再计算保护度，确定是否适宜采用阴极保护。
P276-279
保护参数（碳钢在联碱盐析结晶器溶液中）
保护电位 （nv/sce)
-650 -800 -950 -1000 -1050
保护电流
密度(A/m²) 0 0.28 0.318 0.55 1.27
引自《电化学保护在化肥生产中的应用》P74
一些金属的保护电位 (单位：V)
金属或合金
铁与 含氧环境 钢 缺氧环境
Cu/饱和 CuSO4
-0.85
-0.95
参
比电极
Ag/AgCl/ Ag/AgCl/ Zn/洁净海水
海水
饱和KCl
-0.80
-0.75
+0.25
-0.90
-0.85
+0.15
铅 铜合金
铝 正极限值 负极限值
-0.6
-0.5~ 0.65
-0.95 -1.2
-0.55
-0.45~ 0.6
-0.90 -1.15
-0.5
-0.4~ 0.55
-0.85 -1.1
+0.5
+0.6~ +0.45
+0.15 -0.1
注：（1）比表数据取自1973年8月英国标准研究所制定的阴极保护规范； （2）海水指洁净，并未稀释的海水； （3）铝的阴极保护,电位不能太负,否则会加速腐蚀,产生负保护效应。
E Ic1 = Ia1+I1 Ic2 = Ia2+I2
Ia1< Ik
Ic2 = I2
Ia2＝0
F
阴
极
保
j
护 原
Ek
K
理
B
H
E1
E2
A
Ia1
Ik I1
Anode C
E
D cathode
Ic1 I2(Ic2)
I
阴极区
阳极区 腐蚀金属
Ic
Icor
阴 极
Ia
阳 极
Icor=Ia=|Ic| 腐蚀电池
I
直流电源
2.2.3 牺牲阳极法阴极保护
■牺牲阳极的性能
（1）电位要足够负 （2）阳极溶解性能好 （3）理论发生电量大 （4）实际发生电量和电流效率
（实际发生电量总是小于理论发生电量，所占百分比称为电流效）
* 性能参数 p286
➢电位：开路电位，工作电位，驱动电压 ➢电容量：理论电容量，实际电容量，阳极
电Байду номын сангаас效率 ➢阳极的腐蚀特性，阳极消耗率，阳极发生
电流量，阳极利用系数，自动调节性能
2.2.3.1 三类牺牲阳极
• 镁阳极：纯镁、Mg—Mn系、Mg—Al— Zn等
• 锌阳极：纯锌、Zn—A1系、Zn—Sn系 Zn—Hg系等