哲学第2章-表面科学基础2课件

表面工程第二章表面科学基础（2）12/21/20221表面工程第二章表面科学基础（2）12/16/20221主要内容

2.5金属腐蚀基础12/21/20222/48主要内容2.5金属腐蚀基础12/16/20222/482.5金属腐蚀基础金属腐蚀定义及分类金属电化学腐蚀原理控制腐蚀的方法主要内容12/21/20223/482.5金属腐蚀基础金属腐蚀定义及分类主要内容12/16/水平热水管线底部垢下局部腐蚀早期穿孔12/21/20224水平热水管线底部垢下局部腐蚀早期穿孔12/16/20224油田管道焊接接头腐蚀照片12/21/20225油田管道焊接接头腐蚀照片12/16/20225油管腐蚀穿孔12/21/20226油管腐蚀穿孔12/16/20226腐蚀危害巨大造成巨大的经济损失全世界每年生产的钢铁10%变成铁锈，造成30%钢铁设备损坏损失占国民生产总值

GDP的2~4%

约为水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的6倍造成金属资源和能源的大量浪费

环境、安全危害

有毒有害物料泄漏，涂料和缓蚀剂阻碍新技术的发展

先解决腐蚀问题表面处理12/21/20227腐蚀危害巨大造成巨大2.5.1金属腐蚀定义及分类腐蚀：金属与腐蚀介质相互接触由于化学或电化学原因使材料表面遭受破坏或性能恶化的过程。本质：热力学不稳定性造成的金属（高能态）→化合物（低能态）△G﹤0，自发过程不可逆过程一、定义12/21/202282.5.1金属腐蚀定义及分类腐蚀：金属与腐蚀介质相互接触由二、分类按相互作用的性质：电化学腐蚀化学腐蚀按环境分类：

①大气②土壤③海水

④高温气体⑤化工介质按照破坏形式分：①全面腐蚀和②局部腐蚀

局部腐蚀，集中于金属表面某一区域，危害性大。腐蚀速度大几百倍12/21/20229二、分类按相互作用的性质：12/16/20229局部腐蚀的类型：小孔、缝隙晶间、丝状应力腐蚀开裂（SCC）电偶、氢脆选择性腐蚀、冲刷湍流、气蚀等12/21/202210局部腐蚀的类型：12/16/202210主要介绍四个问题：一、腐蚀原电池二、电极电位及电化序三、极化与极化曲线四、金属的钝化2.5.2金属电化学腐蚀原理12/21/202211主要介绍四个问题：2.5.2金属电化学腐蚀原理12/16一、腐蚀原电池电化学腐蚀的实质：浸在电解质溶液中的金属表面上形成了以金属为阳极的腐蚀原电池。（1）工作原理Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑构成：①两个存在电极电位差的电导体、②电解质溶液、③导电通路。定义：腐蚀原电池（corrosioncell

）是只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池（shortcircuitcell

）。12/21/202212一、腐蚀原电池电化学腐蚀的实质：浸在电解质溶液中的金属表面上腐蚀原电池的特点：阳极反应是金属的氧化反应，金属破坏阴、阳极短路，化学能→热能，不对外做功不可逆过程原电池能量转换:化学能→电能12/21/202213腐蚀原电池的特点：原电池能量转换:化学能→电能12/16/原电池12/21/202214原电池12/16/202214原电池和腐蚀原电池的区别和关系原电池是把化学能转化为电能的装置，平时用的电池都可以称为原电池，它只有外接电路才能放电。腐蚀原电池满足电池的原理，有两种不同的金属材料（正、负极）和腐蚀溶液，构成原电池。但在金属表面正负极是连接的，它就自己放电了。原电池对外提供非热能形式的能量；腐蚀原电池将化学能全部转化成热能，没有有效对外做功，能量白白消耗。金属材料之所以腐蚀，是因为形成了腐蚀原电池，而将金属材料自身的势能（化学能）转化成无用的热能。12/21/202215原电池和腐蚀原电池的区别和关系原电池是把化学能转化为电能的装

阳极Zn:Zn→Zn2++2e（氧化反应）阴极Cu:2H++2e→H2↑（还原反应）腐蚀原电池的构成HCl溶液ZnCuAK

(a)Zn块和Cu块通过导线联接

ZnCuHCl溶液（b)Zn块和Cu块直接接触（短路）CuCuCuZn（c)Cu作为杂质分布在Zn表面12/21/202216阳极Zn:工作环节①阳极反应通式：Me→Men++ne产物：可溶性离子，如：Fe-2e＝Fe2+不溶性固体，如：2Fe+3H2O＝Fe2O3+6H++6e②阴极反应通式：D+ne＝[D.ne]常见的氧化剂D（去极化剂）是H+和O2析氢腐蚀2H++2e＝H2吸氧腐蚀O2+4H++4e＝2H2O（酸性溶液中）O2+2H2O+4e＝4OH-（中性或碱性溶液中）12/21/202217工作环节①阳极反应常见的氧化剂D（去极化剂）是H+和③电流回路金属部分：电子由阳极流向阴极（电流呢？）溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移以上三个环节既相互独立，又彼此制约，其中任何一个受到抑制，都会使腐蚀原电池工作强度减少。12/21/202218③电流回路以上三个环节既相互独立，又彼此制约，其中任何一个受（2）形成腐蚀原电池的原因金属方面成分不均匀组织结构表面状态应力和形变热处理差异环境方面金属离子浓度差异氧含量差异温度差异电化学不均匀12/21/202219（2）形成腐蚀原电池的原因金属方面环境方面电化学不均匀12腐蚀原电池形成原因举例(a)不同金属组合(b)金属中含杂质(c)表面状态不同（d）应力及形变差异（e）氧浓度差异（f）金属离子浓度差异渗碳体铝钢铁新管道旧管道应力集中砂土粘土铜铜表面状态不同缝内Cu2+浓度比缝外高12/21/202220腐蚀原电池形成原因举例(a)不同金属组（3）腐蚀原电池的种类宏观腐蚀原电池：肉眼可见不同电极组成微观腐蚀原电池：金属表面微小电极组成*宏观腐蚀原电池的腐蚀形态是局部腐蚀，腐蚀在阳极区**微观腐蚀原电池的：①阴、阳极位置变化，是全面腐蚀

②阴、阳极位置固定，是局部腐蚀12/21/202221（3）腐蚀原电池的种类宏观腐蚀原电池：肉眼可见不同电极组成1(4)腐蚀过程的产物初生产物：腐蚀过程中发生化学作用时，在金属表面直接生成的产物；

次生产物：随着腐蚀过程的进行，由于靠近金属表面的液层中组分变化引起的次生反应所产生并黏附在金属表面的产物。可溶和不可溶性产物只有致密、不溶性产物才能产生保护金属的作用。12/21/202222(4)腐蚀过程的产物初生产物：腐蚀过程中发生化学作用时，金属作为一个整体是电中性的。金属与溶液接触时，由于其自发腐蚀的倾向，金属变成离子进入溶液，电子留在金属表面上。金属表面带负电，与金属表面相接触的溶液带正电。在电极材料与溶液之间的相界区不同于电极材料或溶液本身，该相界区称为双电层。双电层的建立，使金属与溶液间产生电位差。叫电极电位。二、电极电位及电化序（1）电极电位12/21/202223金属作为一个整体是电中性的。二、电极电位及电化序（1）电极电水化能>金属键能负电性金属水化能<金属键能正电性金属离子双电层结构有两种形式12/21/202224水化能>金属键能水化能<金属键能离子双电层结构有两种形式12电极电位的绝对值无法测量。—两相的内电位之差电极电位的相对值可以测量标准氢电极的电极反应为(Pt)H2=2H++2e规定标准氢电极的电位为零常用的参考电极：饱和甘汞电极，银-氯化银电极等参考电极：为了测量而使用的电极系统（Me/水溶液），其电位恒定。E=待测-参考

电极电位的相对值记为E12/21/202225电极电位的绝对值无法测量。—两相的内电位之差标准氢电（2）电化序（electrochemicalseries）

标准电位当参与电极反应的各组分活度(或分压)都等于1，温度为25C，这种状态称为标准状态，此时，平衡电位E0称为标准电位。12/21/202226（2）电化序（electrochemicalseries）电化序：金属（包括氢）按照它们的标准电极电位由小而大排列所得的一个序列。

钾、钙、钠、镁、铝、锌、铬、铁、镍、锡、铅、氢、铜、汞、银、金1、氢以前的金属能从酸中置换出氢，氢以后的金属则不能。例如，锌能从酸中置换出氢而铜则不能。2、前面的金属能将后面的金属从其盐溶液中置换出来。例如，锌能从硫酸铜溶液中将铜置换出来。电化序的作用：粗略地判断金属的腐蚀倾向。12/21/202227电化序：金属（包括氢）按照它们的标准电极电位由小而大排列所得金属在25度时的标准电极电位EO（V，SHE）腐蚀热力学电极反应Eo电极反应EoK=K++eNa=Na++eMg=Mg2++2eAl=Al3++3eTi=Ti2++2eMn=Mn2++2eCr=Cr2++2eZn=Zn2++2eCr=Cr3++3eFe=Fe2++2eCd=Cd2++2eMn=Mn3++3eCo=Co2++2e-2.925-2.714-2.37-1.66-1.63-1.18-0.913-0.762-0.74-0.440-0.402-0.283-0.277Ni=Ni2++2eMo=Mo3++3eSn=Sn2++2ePb=Pb2++2eFe=Fe3++3eH2=2H++2eCu=Cu2++2eCu=Cu++e2Hg=Hg22++2eAg=Ag++eHg=Hg2++2ePt=Pt2++2eAu=Au3++3e-0.250-0.2-0.136-0.126-0.0360.000+0.337+0.521+0.189+0.799+0.854+1.19+1.5012/21/202228金属在25度时的标准电极电位EO（V，SHE）腐三、极化与极化曲线(1)极化腐蚀原电池两极用导线连接后，有一个最大电流值，然后电流逐渐减小，并趋于稳定。产生原因是阴极和阳极的电位及电位差发生了改变。当电极上有电流流过时，电极电位偏离平衡电位数值的现象，叫电极极化。阳极极化：阳极的电极电位往正方向偏移，称阳极极化。阴极极化：阴极的电极电位往负方向偏移，称阴极极化。12/21/202229三、极化与极化曲线(1)极化阳极极化：阳极的电极电位往正极化值：在相应的电流密度下的电极电位与平衡电位之差，称为极化值，记为△E:△E=E-E0

△Ea=Ea–E0﹥0（阳极anode）

△Ec=Ec–E0﹤0（阴极cathode）极化现象的实质：电极反应过程发生了某些障碍。12/21/202230极化值：在相应的电流密度下的电极电位与平衡电位之差，称为极化电极极化的原因有三种：活化极化、浓差极化、

电阻极化。（1）活化极化：由于电极上电化学反应速度缓慢引起的极化。也叫电化学极化。（2）浓差极化：由于反应物或反应产物传递太慢引起的极化。（3）电阻极化：某些电极表面在反应过程中会生成一层氧化膜或其它物质，使电池系统的电阻随之增加引起的极化。极化的作用：极化有利于防腐。12/21/202231电极极化的原因有三种：活化极化、浓差极化、

阳极极化的原因：①V电子迁移>V金属溶解（活化极化）②V金属溶解>V离子扩散（浓差极化）③阳极钝化（电阻极化）阴极极化的原因：①V电子迁移>V阴极反应（活化极化）②反应物或反应生成物扩散速度慢，（浓差极化）*V指速度。12/21/202232阳极极化的原因：*V指速度。12/16/202232极化曲线：电极电位与电流密度（i）之间关系的曲线极化率：极化曲线的斜率。表示电极的极化性能，可用于判断极化程度大小。(2)极化曲线与腐蚀极化图A-B：活性溶解区；B：临界钝化点；B-C：过渡钝化区；C-D：稳定钝化区；D-E：超(过)钝化区。电流密度：大小等于单位时间内通过垂直于电流方向单位面积的电量。单位A/m2。12/21/202233(2)极化曲线与腐蚀极化图A-B：活性溶解区；电流密度：激光重熔2Cr13钢前后的阳极极化曲线可以看出，2Cr13钢在硫酸介质中不钝化(1#)，经激光表面重熔处理后，试样均出现了活化—钝化转变。12/21/202234激光重熔2Cr13钢前后的阳极极化曲线可以看出，2Cr13钢腐蚀极化图：为方便分析，把极化曲线的电流密度坐标用实测的电流强度值表示，并将阴阳极极化曲线画在一个图上。阳极极化曲线阴极极化曲线Ea0阳极平衡电位，Ec0阴极平衡电位，Icorr最大腐蚀电流。12/21/202235腐蚀极化图：为方便分析，把极化曲线的电流密度坐标用实测的电流腐蚀原电池的作用过程由阳极过程、阴极过程和电子转移三步骤构成。阻力最大的步骤对腐蚀速度起主要影响，称为腐蚀的控制因素。减少腐蚀的最有效措施是采取措施影响其控制因素。（3）腐蚀过程的控制因素

——腐蚀极化图的应用12/21/202236腐蚀原电池的作用过程由阳极过程、阴极过程（3）腐蚀过程的控制阴极控制阳极控制12/21/202237阴极控制阳极控制12/16/202237钝化：从热力学上讲，绝大多数金属通常在介质中都会自发地被腐蚀。但金属表面在某些介质环境下会发生一种阳极反应受阻的现象，即钝化。作用：钝化降低金属的腐蚀速度，增加金属的耐蚀性。

四、金属的钝化12/21/202238钝化：从热力学上讲，绝大多数金属通常在介质中都会自发地被腐蚀0102030405060HNO3，%工业纯铁的腐蚀速度与硝酸浓度的关系，温度25度

100005000activepassivepassivation12/21/20223901020钝化的途径化学钝化（自动钝化）：金属在强氧化剂中钝化如：用铁罐或铝罐盛浓硫酸或浓硝酸Cr、Al、Ti—自钝化金属Fe、Ni、Cr、Al、Ti—易钝化金属Cu、Zn、Pb—不易钝化金属电化学钝化：外加电流引起阳极极化时的钝化，电极电位正移。12/21/202240钝化的途径12/16/202240钝化曲线和有关参数AB：活性溶解状况，A，E0平衡电位BC：电位达到致钝电位Epp，开始钝化，氧化膜成长，电流急剧下降Ep稳钝电位CD：稳定钝态区，氧化膜覆盖，阳极反应与电位无关，ip维钝电流DE：过钝化区，Etp过钝电位，氧化膜溶解12/21/202241钝化曲线和有关参数AB：活性溶解状况，12/16/2022.5.3控制腐蚀的方法腐蚀是冶金因素、环境因素、力学因素共同作用的结果。1.正确选材在特定环境中，要选用能满足使用要求，且腐蚀自发性小，腐蚀速度小的材料。12/21/2022422.5.3控制腐蚀的方法腐蚀是冶金因素、环境因素、力学因2.结构及强度设计（1）避免死角；（2）避免间隙；（3）妥善处理异种金属接触；（4）避免应力过分集中；（5）加腐蚀裕度3.环境处理

(1)从电解质里去除腐蚀剂（O2、H2S、CO2)物理方法、化学除氧、除气(2)添加缓蚀剂：无机、有机、生物腐蚀裕度指在构件设计制造中预先增加一些厚度，以保证在使用寿命内安全使用。

12/21/2022432.结构及强度设计3.环境处理腐蚀裕度指在构件设计制造中预我的两个实用新型专利—防止接触腐蚀防止镁合金部件螺栓连接接触腐蚀的连接装置防止螺纹紧固接触腐蚀的紧固装置12/21/202244我的两个实用新型专利—防止接触腐蚀防止镁合金部件螺栓连接接触金属涂(镀)层、有机涂层、无机涂层(1)金属涂(镀)层：阴极型：贵金属Cr、Ni等阳极型：铝、镁、锌及其合金(2)有机涂层（用得最多）石油沥青、煤焦油瓷漆、环氧煤沥青、合成树脂(3)无机涂层玻璃钢衬里、水泥砂浆、瓷釉涂层（搪瓷及喷瓷）4.将金属与腐蚀环境分隔开12/21/202245金属涂(镀)层、有机涂层、无机涂层4.将利用外部电流使金属构件极化到钝化区电化学保护分为：阴极保护：①利用外电流导入；②牺牲阳极法。阳极保护：对腐蚀性介质中的金属材料通过适当的阳极极化电流，使表面形成耐腐蚀性的钝化膜并维持其钝化状态，降低金属腐蚀速率的电化学保护措施，称为阳极保护。5.改变金属的电极极性12/21/202246利用外部电流使金属构件极化到钝化区5.改变金属的作业画出金属典型的阳极极化曲线，它有几个代表性区域？控制腐蚀的途径有哪些？12/21/202247作业画出金属典型的阳极极化曲线，它有几个代表性区域？12/1谢谢大家！12/21/202248/48谢谢大家！12/16/202248/48表面工程第二章表面科学基础（2）12/21/202249表面工程第二章表面科学基础（2）12/16/20221主要内容

2.5金属腐蚀基础12/21/202250/48主要内容2.5金属腐蚀基础12/16/20222/482.5金属腐蚀基础金属腐蚀定义及分类金属电化学腐蚀原理控制腐蚀的方法主要内容12/21/202251/482.5金属腐蚀基础金属腐蚀定义及分类主要内容12/16/水平热水管线底部垢下局部腐蚀早期穿孔12/21/202252水平热水管线底部垢下局部腐蚀早期穿孔12/16/20224油田管道焊接接头腐蚀照片12/21/202253油田管道焊接接头腐蚀照片12/16/20225油管腐蚀穿孔12/21/202254油管腐蚀穿孔12/16/20226腐蚀危害巨大造成巨大的经济损失全世界每年生产的钢铁10%变成铁锈，造成30%钢铁设备损坏损失占国民生产总值

GDP的2~4%

约为水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的6倍造成金属资源和能源的大量浪费

环境、安全危害

有毒有害物料泄漏，涂料和缓蚀剂阻碍新技术的发展

先解决腐蚀问题表面处理12/21/202255腐蚀危害巨大造成巨大2.5.1金属腐蚀定义及分类腐蚀：金属与腐蚀介质相互接触由于化学或电化学原因使材料表面遭受破坏或性能恶化的过程。本质：热力学不稳定性造成的金属（高能态）→化合物（低能态）△G﹤0，自发过程不可逆过程一、定义12/21/2022562.5.1金属腐蚀定义及分类腐蚀：金属与腐蚀介质相互接触由二、分类按相互作用的性质：电化学腐蚀化学腐蚀按环境分类：

①大气②土壤③海水

④高温气体⑤化工介质按照破坏形式分：①全面腐蚀和②局部腐蚀

局部腐蚀，集中于金属表面某一区域，危害性大。腐蚀速度大几百倍12/21/202257二、分类按相互作用的性质：12/16/20229局部腐蚀的类型：小孔、缝隙晶间、丝状应力腐蚀开裂（SCC）电偶、氢脆选择性腐蚀、冲刷湍流、气蚀等12/21/202258局部腐蚀的类型：12/16/202210主要介绍四个问题：一、腐蚀原电池二、电极电位及电化序三、极化与极化曲线四、金属的钝化2.5.2金属电化学腐蚀原理12/21/202259主要介绍四个问题：2.5.2金属电化学腐蚀原理12/16一、腐蚀原电池电化学腐蚀的实质：浸在电解质溶液中的金属表面上形成了以金属为阳极的腐蚀原电池。（1）工作原理Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑构成：①两个存在电极电位差的电导体、②电解质溶液、③导电通路。定义：腐蚀原电池（corrosioncell

）是只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池（shortcircuitcell

）。12/21/202260一、腐蚀原电池电化学腐蚀的实质：浸在电解质溶液中的金属表面上腐蚀原电池的特点：阳极反应是金属的氧化反应，金属破坏阴、阳极短路，化学能→热能，不对外做功不可逆过程原电池能量转换:化学能→电能12/21/202261腐蚀原电池的特点：原电池能量转换:化学能→电能12/16/原电池12/21/202262原电池12/16/202214原电池和腐蚀原电池的区别和关系原电池是把化学能转化为电能的装置，平时用的电池都可以称为原电池，它只有外接电路才能放电。腐蚀原电池满足电池的原理，有两种不同的金属材料（正、负极）和腐蚀溶液，构成原电池。但在金属表面正负极是连接的，它就自己放电了。原电池对外提供非热能形式的能量；腐蚀原电池将化学能全部转化成热能，没有有效对外做功，能量白白消耗。金属材料之所以腐蚀，是因为形成了腐蚀原电池，而将金属材料自身的势能（化学能）转化成无用的热能。12/21/202263原电池和腐蚀原电池的区别和关系原电池是把化学能转化为电能的装

阳极Zn:Zn→Zn2++2e（氧化反应）阴极Cu:2H++2e→H2↑（还原反应）腐蚀原电池的构成HCl溶液ZnCuAK

(a)Zn块和Cu块通过导线联接

ZnCuHCl溶液（b)Zn块和Cu块直接接触（短路）CuCuCuZn（c)Cu作为杂质分布在Zn表面12/21/202264阳极Zn:工作环节①阳极反应通式：Me→Men++ne产物：可溶性离子，如：Fe-2e＝Fe2+不溶性固体，如：2Fe+3H2O＝Fe2O3+6H++6e②阴极反应通式：D+ne＝[D.ne]常见的氧化剂D（去极化剂）是H+和O2析氢腐蚀2H++2e＝H2吸氧腐蚀O2+4H++4e＝2H2O（酸性溶液中）O2+2H2O+4e＝4OH-（中性或碱性溶液中）12/21/202265工作环节①阳极反应常见的氧化剂D（去极化剂）是H+和③电流回路金属部分：电子由阳极流向阴极（电流呢？）溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移以上三个环节既相互独立，又彼此制约，其中任何一个受到抑制，都会使腐蚀原电池工作强度减少。12/21/202266③电流回路以上三个环节既相互独立，又彼此制约，其中任何一个受（2）形成腐蚀原电池的原因金属方面成分不均匀组织结构表面状态应力和形变热处理差异环境方面金属离子浓度差异氧含量差异温度差异电化学不均匀12/21/202267（2）形成腐蚀原电池的原因金属方面环境方面电化学不均匀12腐蚀原电池形成原因举例(a)不同金属组合(b)金属中含杂质(c)表面状态不同（d）应力及形变差异（e）氧浓度差异（f）金属离子浓度差异渗碳体铝钢铁新管道旧管道应力集中砂土粘土铜铜表面状态不同缝内Cu2+浓度比缝外高12/21/202268腐蚀原电池形成原因举例(a)不同金属组（3）腐蚀原电池的种类宏观腐蚀原电池：肉眼可见不同电极组成微观腐蚀原电池：金属表面微小电极组成*宏观腐蚀原电池的腐蚀形态是局部腐蚀，腐蚀在阳极区**微观腐蚀原电池的：①阴、阳极位置变化，是全面腐蚀

②阴、阳极位置固定，是局部腐蚀12/21/202269（3）腐蚀原电池的种类宏观腐蚀原电池：肉眼可见不同电极组成1(4)腐蚀过程的产物初生产物：腐蚀过程中发生化学作用时，在金属表面直接生成的产物；

次生产物：随着腐蚀过程的进行，由于靠近金属表面的液层中组分变化引起的次生反应所产生并黏附在金属表面的产物。可溶和不可溶性产物只有致密、不溶性产物才能产生保护金属的作用。12/21/202270(4)腐蚀过程的产物初生产物：腐蚀过程中发生化学作用时，金属作为一个整体是电中性的。金属与溶液接触时，由于其自发腐蚀的倾向，金属变成离子进入溶液，电子留在金属表面上。金属表面带负电，与金属表面相接触的溶液带正电。在电极材料与溶液之间的相界区不同于电极材料或溶液本身，该相界区称为双电层。双电层的建立，使金属与溶液间产生电位差。叫电极电位。二、电极电位及电化序（1）电极电位12/21/202271金属作为一个整体是电中性的。二、电极电位及电化序（1）电极电水化能>金属键能负电性金属水化能<金属键能正电性金属离子双电层结构有两种形式12/21/202272水化能>金属键能水化能<金属键能离子双电层结构有两种形式12电极电位的绝对值无法测量。—两相的内电位之差电极电位的相对值可以测量标准氢电极的电极反应为(Pt)H2=2H++2e规定标准氢电极的电位为零常用的参考电极：饱和甘汞电极，银-氯化银电极等参考电极：为了测量而使用的电极系统（Me/水溶液），其电位恒定。E=待测-参考

电极电位的相对值记为E12/21/202273电极电位的绝对值无法测量。—两相的内电位之差标准氢电（2）电化序（electrochemicalseries）

标准电位当参与电极反应的各组分活度(或分压)都等于1，温度为25C，这种状态称为标准状态，此时，平衡电位E0称为标准电位。12/21/202274（2）电化序（electrochemicalseries）电化序：金属（包括氢）按照它们的标准电极电位由小而大排列所得的一个序列。

钾、钙、钠、镁、铝、锌、铬、铁、镍、锡、铅、氢、铜、汞、银、金1、氢以前的金属能从酸中置换出氢，氢以后的金属则不能。例如，锌能从酸中置换出氢而铜则不能。2、前面的金属能将后面的金属从其盐溶液中置换出来。例如，锌能从硫酸铜溶液中将铜置换出来。电化序的作用：粗略地判断金属的腐蚀倾向。12/21/202275电化序：金属（包括氢）按照它们的标准电极电位由小而大排列所得金属在25度时的标准电极电位EO（V，SHE）腐蚀热力学电极反应Eo电极反应EoK=K++eNa=Na++eMg=Mg2++2eAl=Al3++3eTi=Ti2++2eMn=Mn2++2eCr=Cr2++2eZn=Zn2++2eCr=Cr3++3eFe=Fe2++2eCd=Cd2++2eMn=Mn3++3eCo=Co2++2e-2.925-2.714-2.37-1.66-1.63-1.18-0.913-0.762-0.74-0.440-0.402-0.283-0.277Ni=Ni2++2eMo=Mo3++3eSn=Sn2++2ePb=Pb2++2eFe=Fe3++3eH2=2H++2eCu=Cu2++2eCu=Cu++e2Hg=Hg22++2eAg=Ag++eHg=Hg2++2ePt=Pt2++2eAu=Au3++3e-0.250-0.2-0.136-0.126-0.0360.000+0.337+0.521+0.189+0.799+0.854+1.19+1.5012/21/202276金属在25度时的标准电极电位EO（V，SHE）腐三、极化与极化曲线(1)极化腐蚀原电池两极用导线连接后，有一个最大电流值，然后电流逐渐减小，并趋于稳定。产生原因是阴极和阳极的电位及电位差发生了改变。当电极上有电流流过时，电极电位偏离平衡电位数值的现象，叫电极极化。阳极极化：阳极的电极电位往正方向偏移，称阳极极化。阴极极化：阴极的电极电位往负方向偏移，称阴极极化。12/21/202277三、极化与极化曲线(1)极化阳极极化：阳极的电极电位往正极化值：在相应的电流密度下的电极电位与平衡电位之差，称为极化值，记为△E:△E=E-E0

△Ea=Ea–E0﹥0（阳极anode）

△Ec=Ec–E0﹤0（阴极cathode）极化现象的实质：电极反应过程发生了某些障碍。12/21/202278极化值：在相应的电流密度下的电极电位与平衡电位之差，称为极化电极极化的原因有三种：活化极化、浓差极化、

电阻极化。（1）活化极化：由于电极上电化学反应速度缓慢引起的极化。也叫电化学极化。（2）浓差极化：由于反应物或反应产物传递太慢引起的极化。（3）电阻极化：某些电极表面在反应过程中会生成一层氧化膜或其它物质，使电池系统的电阻随之增加引起的极化。极化的作用：极化有利于防腐。12/21/202279电极极化的原因有三种：活化极化、浓差极化、

阳极极化的原因：①V电子迁移>V金属溶解（活化极化）②V金属溶解>V离子扩散（浓差极化）③阳极钝化（电阻极化）阴极极化的原因：①V电子迁移>V阴极反应（活化极化）②反应物或反应生成物扩散速度慢，（浓差极化）*V指速度。12/21/202280阳极极化的原因：*V指速度。12/16/202232极化曲线：电极电位与电流密度（i）之间关系的曲线极化率：极化曲线的斜率。表示电极的极化性能，可用于判断极化程度大小。(2)极化曲线与腐蚀极化图A-B：活性溶解区；B：临界钝化点；B-C：过渡钝化区；C-D：稳定钝化区；D-E：超(过)钝化区。电流密度：大小等于单位时间内通过垂直于电流方向单位面积的电量。单位A/m2。12/21/202281(2)极化曲线与腐蚀极化图A-B：活性溶解区；电流密度：激光重熔2Cr13钢前后的阳极极化曲线可以看出，2Cr13钢在硫酸介质中不钝化(1#)，经激光表面重熔处理后，试样均出现了活化—钝化转变。12/21/202282激光重熔2Cr13钢前后的阳极极化曲线可以看出，2Cr13钢腐蚀极化图：为方便分析，把极化曲线的电流密度坐标用实测的电流强度值表示，并将阴阳极极化曲线画在一个图上。阳极极化曲线阴极极化曲线Ea0阳极平衡电位，Ec0阴极平衡电位，Icorr最大腐蚀电流。12/21/202283腐蚀极化图：为方便分析，把极化曲线的电流密度坐标用实测的电流腐蚀原电池的作用过程由阳极过程、阴极过程和电子转移三步骤构成。阻力最大的步骤对腐蚀速度起主要影响，称为腐蚀的控制因素。减少腐蚀的最有效措施是采取措施影响其控制因素。（3）腐蚀过程的控制因素

——腐蚀极化图的应用12/21/202284腐蚀原电池的作用过程由阳极过程、阴极过程（3）腐蚀过程的控制阴极控制阳极控制12/21/202285阴极控制阳极控制12/16/202237钝化：从热力学上讲，绝大多数金属通常在介质中都会自发地被腐蚀。但金属表面在某些介质环境下会发生一种阳极反应受阻的现象，即钝化。作用：钝化降低金属的腐蚀速度，增加金属的耐蚀性。

四、金属的钝化12/21