「电位-pH图在金属腐蚀中的应用（高级课件）」.ppt

第二章电位 pH图在金属腐蚀中的应用 1 优质课件 2 优质课件 3 优质课件 4 优质课件 5 优质课件 6 优质课件 吉布斯自由能 7 优质课件 8 优质课件 9 优质课件 化学位 偏摩尔自由能 强度性质 kJ mol 理想气体 溶液 标准化学位 附表6 物质的标准摩尔生成自由能 10 优质课件 1 pH 0的酸性溶液 自发过程 11 优质课件 2 同空气接触的纯水 pH 7 pO2 0 21 105Pa 12 优质课件 3 同空气接触的碱性溶液 pH 14 pO2 0 21 105Pa 13 优质课件 标准自由能变化作为近似判断依据 反应自发 反应非自发 铜在无氧有氧纯盐酸中的腐蚀倾向判断 14 优质课件 热力学上不稳定的金属在适当条件下发生钝化而耐蚀查看附表6 发现铝 镁 铬在大气中的腐蚀倾向比铁大 但实际上铁的腐蚀速度要快得多 这是因为腐蚀开始时铝 镁 铬表面形成了钝化保护膜 致使反应几乎停止 铁的腐蚀产物疏松 无保护能力 15 优质课件 16 优质课件 非膨胀功只有电功 将反应设计在可逆电池中 2 2电动序 等温等压下 可逆过程所做的最大非膨胀功等于反应自由能的减少 阳极电极电势 阴极电极电势 电化学腐蚀倾向的大小 可采用电极电势 位 来判断 金属自发腐蚀 平衡状态 不会自发腐蚀 17 优质课件 电极电势实际上等于金属电极与氢电极组成的电池的电动势 析氢腐蚀倾向 不发生析氢腐蚀 也可采用标准电极电势作为析氢腐蚀近似判据 析氢腐蚀倾向 不发生析氢腐蚀 18 优质课件 19 优质课件 金属标准电极电势可以查表2 1或根据电极反应的热力学数据计算 氢电极反应 中性 酸性溶液中氧电极反应 pH 7中性溶液 pH 0的酸性溶液 pH 7中性溶液 pH 0的酸性溶液 非标态下电极电位Nernst公式 20 优质课件 21 优质课件 根据酸性 中性溶液中氢电极反应与氧电极反应的电极电势 可以将金属划分为五组 0 414V 热力学上很不稳定的金属 甚至能够在不含氧的中性介质中发生析氢腐蚀 贱金属 0 414V 0 热力学上不稳定的金属 在不含氧的中性介中稳定存在 在不含氧酸性介质 含氧中性介质或酸性介质中发生腐蚀 半贱金属 0 0 815V 热力学上中等稳定 在不含氧的中性介中与酸性介质中稳定存在 在含氧中性介质或酸性介质中发生腐蚀 0 815V 1 229V 热力学上高稳定性 仅在含氧酸性介质中发生腐蚀 1 229V 热力学上完全稳定 22 优质课件 用标准电极电势 可以很方便地判断金属的腐蚀倾向 铁在酸中可能发生腐蚀 铜在不含氧酸中不发生腐蚀 在含氧酸中可能发生腐蚀 用标准电极电势判断金属腐蚀倾向的局限性 1 各物质浓度非标态2 金属表面存有氧化膜 非裸露纯金属 23 优质课件 金属在腐蚀介质中的电势次序不一定与标准电势次序相同 采用腐蚀电势次序判断腐蚀倾向更可靠 后者是一中混合平均电位 Al Zn在3 NaCl溶液中接触时的腐蚀倾向判断 24 优质课件 25 优质课件 26 优质课件 27 优质课件 28 优质课件 29 优质课件 30 优质课件 31 优质课件 32 优质课件 33 优质课件 34 优质课件 35 优质课件 36 优质课件 37 优质课件 腐蚀电势 混合平均电位 非平衡电极电位界面双电层上只有电荷守恒 没有物质守恒 38 优质课件 39 优质课件 40 优质课件 41 优质课件 42 优质课件 43 优质课件 44 优质课件 45 优质课件 46 优质课件 47 优质课件 48 优质课件 49 优质课件 50 优质课件 51 优质课件 52 优质课件 53 优质课件 线反应 线反应 54 优质课件 线反应 线反应 55 优质课件 线反应 线反应 56 优质课件 线反应 线反应 57 优质课件 线反应 a线析氢反应 b线吸氧反应 58 优质课件 59 优质课件 60 优质课件 61 优质课件 62 优质课件 63 优质课件 2 4腐蚀电池 一 腐蚀电池的构成 锌片 铜片 导线 稀硫酸 电池反应 阳极反应 阴极反应 64 优质课件 腐蚀电池和一般丹尼尔电池的区别 1 不是一种可逆电池 2 不能将化学能转化为电能 氧化还原反应所释放的化学能全部以热能方式散发3 只能导致金属材料破坏 65 优质课件 四个部分 阳极 阴极 电解质溶液 电路三个环节 阳极过程 阴极过程 电流的流动 66 优质课件 二 腐蚀电池的类型 电极尺寸 阳极区与阴极区分布随时间分布的稳定性 影响因素 腐蚀破坏特征 1 宏观腐蚀电池阳极 阴极区肉眼可分辨并长时间保持稳定 1 异金属接触 铁铆钉 铜器 阳极 阴极 整个电极反应 67 优质课件 2 浓差电池 盐浓差电池 铜棒分别接触稀硫酸铜溶液与浓硫酸铜溶液 稀端电位较低 阳极区 稠端 阴极区 氧浓差电池 差异充气电池 水线腐蚀 土壤中的金属管道或设备 68 优质课件 温差电池 侵入电解质溶液中金属各部分温度不同 各部分电势不同 中性水中碳钢换热器 高温端硫酸铜溶液中的铜电极 高温端 69 优质课件 2 微观腐蚀电池 电极尺寸与晶粒接近 1mm 0 1um 电极极性不变 1 金属化学成分的不均匀性 工业纯锌的铁杂质 FeZn7 工业纯铝中的Fe和Cu合金凝固时的偏析 先结晶的部分高熔点组元多 后结晶的部分低熔点组元多 可以通过扩散退回处理消除 2 金属组织的不均匀性工业纯铝的晶粒与晶界 0 091V奥氏体不朽钢富铬相Cr23C6沿晶界析出 晶界附近贫Cr铜铝合金时效处理富铜 相CuAl2沿晶界析出 晶界附近贫Cu 70 优质课件 3 金属物理状态的不均匀性形变不均匀 应力不均匀 4 金属表面膜的不完整性与差异充气宏观电池配合 诱发点蚀 缝隙腐蚀 应力腐蚀 晶间腐蚀 71 优质课件 3 亚微观腐蚀电池 电极尺寸 晶粒接近 1nm 10nm 电极极性不断变化 造成均匀腐蚀 固溶体晶格中存在有不同种类的原子 原子在晶格中的热振荡引起周期性的起伏