材料腐蚀与防护第三讲-简

材料腐蚀与防护,王鹏wt802015250949067,第三章电化学腐蚀动力学,3.1腐蚀速率3.2极化现象3.3腐蚀极化图及其应用3.4混合电位理论及其应用3.5极化控制下的腐蚀动力学方程,电极极化定义：当电极上有净电流通过时，引起电极电位偏离平衡电位的现象,3.2极化现象,电极反应的过电位：为了表示电位偏离平衡电位的程度，把某一极化电流密度下的电极电位E与其平衡电极电位Ee间之差的绝对值称为该反应的过电位，以表示。,阴极：EcEae，aEa-Eae,阳极极化：通过电流时阳极电位向正方向移动的现象阴极极化：通过电流时阴极电位向负方向移动的现象*极化作用使电池两电极间电位差减小、电流强度降低，从而减缓了腐蚀速率,极化是决定腐蚀速率的主要因素,3.3极化的种类和原因,按极化原因：电化学极化（活化极化）浓差极化电阻极化混合极化,阳极电化学极化（活化极化）：电子从阳极流向阴极的速度金属离子进入溶液的速度（电化学反应速度）,金属表面由于电子流失速度比反应速度快而积累正电荷电位升高,电化学极化（活化极化）,阴极电化学极化（活化极化）：电子由阳极流入阴极的速度电极反应（氧化剂与电子结合）的速度电子多余：负电荷在阴极表面积累电极电位降低,浓差极化,阳极浓差极化：金属离子时入溶液的速度大于金属离子进入溶液后迁移速度扩散过程滞后，金属离子在电极表面附近堆积引起电位升高,能斯特方程,浓度CMn+E,阴极浓差极化：反应物或者生成物迁移速度I2）,腐蚀过程中：阻力大的步骤最慢控制步骤腐蚀控制因素,腐蚀电流I的大小，可能受到Pc、Pa、R等阻力控制,腐蚀控制因素,a)阴极控制b)阳极控制c)混合控制d)欧姆控制,阴极控制：当R非常小时，如果PcPa，则Imax基本上取决于Pc的大小，即取决于阴极极化能力阳极控制：当R非常小时，如果PaPc时，则Imax基本上取决于Pa的大小，即取决于阴极极化能力,混合控制：Pc和Pa同时对腐蚀电流产生影响电阻控制:如果系统中的电阻较大（如土壤环境中），则腐蚀电流密度就主要由电阻控制,混合电位理论的两个假说：（1）任何电化学反应都能分成两个或更多个的局部氧化反应和局部还原反应（2）在电化学反应过程中不可能有净电荷积累,混合电位理论表明：电化学反应由两个或多个氧化、还原分反应组成总的氧化反应速度总的还原反应速度阳极反应的电流密度阴极反应的电流密度,3.4混合电位理论,金属发生腐蚀时：金属表面至少发生两个不同的、共轭的电极反应：金属阳极反应阴极还原反应两反应平衡电位不同而相互极化：阳极反应向正方向极化，阴极反应向负方向极化最终达到一个共同的混合电位（中间值），腐蚀电位,Why?,若铁浸在电解质溶液中，只有一个电极反应：处于平衡态时：ia=ic=i0i0：交换电流密度溶解速度沉积速度，相当于阳极溶解反应，iaic形成净阳极电流ia=iaic阳极溶解电位向正方向移动，阳极极化过电位aEaE0,溶解速度沉积速度，相当于阴极还原反应，iaI1外电流IK使得体系从Ecorr极化到Ec金属溶解速度由Ic降至I1析氢反应速度由Ic升至I