近代电化学研究方法论文

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完成日期： 2010 年6 月18日

专业：材料科学与工程

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成绩：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

电化学腐蚀与防护

金属的腐蚀原理有多种，其中电化学腐蚀是最为广泛的一种，一般是金属在介质中组成微观原电池，其中金属作为阳极遭到腐蚀破坏的过程[1]。当不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应[2]，在反应中，金属失去电子而被氧化，其反应过程称为阳极反应过程，反应产物是进入介质中的金属离子或覆盖在金属表面上的金属氧化物；介质中的物质从金属表面获得电子而被还原，其反应过程称为阴极反应过程。

当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气电化学腐蚀中[3]，金属表面会形成一种微电池，也称腐蚀电池。阳极上发生氧化反应，使阳极发生溶解，阴极上发生还原反应，腐蚀电池的形成原因主要是由于金属表面吸附了空气中的水分，形成一层水膜，因而使空气中的CO2，SO2，NO2等溶解在这层水膜中，形成电解质溶液，而浸泡在这层溶液中的金属又总是不纯的，如工业用的钢铁，实际上是合金，即除铁之外，还含有石墨、渗碳体(Fe3C)以及其它金属和杂质，它们大多数没有铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极为铁，而阴极为杂质，又由于铁与杂质紧密接触，使得腐蚀不断进行。

腐蚀介质中的氧[4]是造成金属腐蚀的一个主要原因，氧和金属形成两个电极，金属的电极电位比氧的电极电位低，所以金属作为阳极，遭到腐蚀。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子。 钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀，但潮湿的空气中却很快就会腐蚀。这是因为在潮湿的空气里，钢铁的表面吸附了一层薄薄的水膜，这层水膜里含有少量的氢离子与氢氧根离子，还溶解了氧气等气体，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。在这些原电池里，铁是负极，碳是正极。铁失去电子而被氧化，所以电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。在均匀腐蚀时，金属表面上各处进行阳极反应和阴极反应的概率没

有显著差别，进行两种反应的表面位置不断地随机变动。

如果金属表面有某些区域主要进行阳极反应，其余表面区域主要进行阴极反应，则称前者为阳极区，后者为阴极区，阳极区和阴极区组成了腐蚀电池，直接造成金属材料破坏的是阳极反应。故常采用外接电源或用导线将被保护金属与另一块电极电位较低的金属相联接，以使腐蚀发生在电位较低的金属上。例如在接地极设备中钢材是常用的材料，它的腐蚀类型主要是土壤腐蚀，接地极的腐蚀损坏造成的事故时有发生，接地极的土壤腐蚀引起了普遍的重视。土壤具有复杂的多相结构，相比，与其它腐蚀介质具有多相性、不流动性、不均匀性、时间季节性和地域性等诸多特点，并且由于土壤中微生物和有机质等的存在并参与反应，更加剧了土壤腐蚀研究的复杂性。影响接地极土壤腐蚀的因素主要是土壤的孔隙率、含水量、电阻率、酸度等。而电流通过接地材料同样会给接地材料带来严重的腐蚀。目前采用锌作为阳极牺牲材料[5]则是一种很好的简易保护办法，锌的电极电位比铁负，更容易先比铁腐蚀，是一种阳极牺牲材料，而起到保护钢材的目的。

对于锅炉的电化学腐蚀防护[6]则可以采用除氧的方法进行，其原理是根据气体溶解定律（亨利定律），任何气体在水中的溶解度与在汽水界面上的气体分压力及水温发电中产生的腐蚀物有关，温度越高，水蒸汽的分压越高，而其它气体的分压则越低，当水温升高至沸腾时，其它气体的分压为零，则溶解在水中的其它气体也就等于零。热力除氧曾是广泛使用的除氧方式，它的特点是除氧效果好，缺点是设备购置费用大、不好操作、能量消耗大、运行费用高。随着天气冷暖的变化，锅炉负荷变化很大，这就给热力除氧带来很大困难，而化学除氧则不然，它只随给水量的变化调整加药量，操作非常方便。化学药剂除氧是把化学药剂直接加入锅炉本体、给水母管或者热水锅炉的热水管网中。化学药剂主要是传统的亚硫酸钠、联氨及新型的二甲基酮肟、乙醛肟、二乙基羟胺、异抗坏血酸钠等。化学药剂除氧具有装置和操作简单、投资省、除氧效果稳定且可满足深度除氧的要求，特别是新型高效除氧剂的开发和成功使用，克服了传统化学药剂的有毒有害、药剂费用高等缺点，被

用户接受和推广应用。

此外还有很多其它的防护措施，只要能消除金属发生腐蚀的条件便可使其得到保护而延长寿命。

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