第四章 常见的阴极去极化

H3O+→H++H2O
H++e→Hads Hads+Hads→H2 Hads+H++e→H2
• 中性和碱性环境：2H2O+2e→H2+2OH-
H2O→H++OHH++e→Hads
Hads+Hads→H2
Hads+H++e→H2
• 2. 析氢腐蚀发生的条件与动力学 • （1）必要条件 • 思考：必要条件是什么？
（2）腐蚀动力学
阴极极化曲线：
e e H (E C E H ) E H E C
EHM直线段：析氢反应满足塔菲尔电 化学极化方程式 ，即
H a blgiC
a
2.3RT 0 lg i nF
塔菲尔常数
b
2.3RT 塔菲尔斜率 nF
氢过电位
• 根据a值大小可将金属材料按析氢过电位大小分成三类： • 1）高氢过电位金属： • a=1.0～1.5V，如Pb、Cd、Hg、Tl、Zn、Be、 Sn等； • 2）中氢过电位金属： • a=0.5～0.7V，如Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Ti等； • 3）低氢过电位金属： • a=0.1～0.3V，如Pt、Pd、Au、W等；
2、氧电化学反应机理与动力学 •反应机理
• （1）在中性和碱性溶液中，氧的总还原反应为： • O2 + 2H2O + 4e → 4OH• 具体可能由以下一系列步骤组成： • O2 + e → O 2• O2-+ H2O + e → + OH• （2）在酸性溶液中，氧的总反应为： • O2+ 4H+ + 4e → 2H2O • 具体可能分成以下几个基本反应步骤： • O2 + e → O2• O2-+ H+ → HO2 • HO2 + e →HO2• HO2-+ H+ → H2O2 • H2O2 + H+ + e → H2O + HO • HO + H+ + e → H2O
影响因素
电极材料种类 表面状态：粗糙 溶液的pH值和成分：酸碱性 、活性物质 温度：升温
• 3. 腐蚀的特点与影响因素
• （1）阴极反应的浓度极化较小，一般可以忽略。活化极化 • （2）与溶液pH关系很大。
• （3）在酸性溶液中没有其它氧化还原电位较正的去极化剂 （如氧、氧化性物质）存在时，金属腐蚀过程属于典型的析 氢腐蚀。 • （4）金属在酸中的析氢腐蚀通常是一种宏观均匀的腐蚀现 象。
• （5）与金属材料的种类及表面状态有关。 • （6）与阴极面积有关。 • （7）与温度有关。
§4-2 氧去极化腐蚀
1、吸氧腐蚀的条件与过程 • 条件： • （1）溶液中必须有氧存在； • （2）阳极金属电位必须低于氧的离子化电位， 即 • Ee,a< Ee,M • 发生吸氧腐蚀的体系 ： (1) 所有负电性金属在含溶解氧的水溶液中都能 发生。 (2) 某些正电性金属(如Cu)在含溶解氧的酸性和 中性溶液中能发生吸氧腐蚀。
•极化曲线
Ee(O2/H2O)
P B Ee （H+/H2） F S Q G id N M C Ee(O2/H2O) 氧分子 还原反应的极化曲线 Ee(H+/H2)氢离子还原 反应的活化极化曲线 id 氧的极限扩散电流密度
i
（根据TOMAWOB）
3、氧去极化腐蚀的特征与影响因素 （1）浓度极化突出
第四章 常见的两类去极化腐蚀
要求掌握氢和氧去极化的特征； 理解阴极去极化的影响因素； 熟悉阴极去极化剂。
阴极去极化剂的类型
• • • • • •
类型： （1）阳离子 （2）阴离子 （3）中性分子 （4）不溶产物 （5）有机物
§4-1 氢去极化腐蚀
• 1. 析氢反应及其步骤 • 酸性环境：H 2O++2e→H2+2H 2ObFra bibliotekid
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3、氧去极化腐蚀的特征与影响因素 （2）溶解氧浓度的影响 （3）盐浓度的影响
（4）溶液流速的影响 （5）温度的影响