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文档简介
第三章电化学腐蚀动力学第一节腐蚀电池的电极过程第二节腐蚀速度与极化作用第三节腐蚀极化图及混合电势理论第四节活化极化控制下的腐蚀动力学方程式第五节浓差极化下的腐蚀动力学方程式第六节腐蚀速度的电化学测定方法第一节腐蚀电池的电极过程一阳极过程阳极过程是阳极金属发生电化学溶解或阳极钝化的过程。腐蚀电池中电极电势低的金属称为阳极金属,在阳极上发生氧化反应。1水溶液中阳极溶解反应式为
金属表面晶格中的金属离子,在极性水分子作用下进入溶液,变成水化阳离子;而电子在阴极、阳极间电势差的作用下通过金属移向阴极。图3-12若水溶液中存在络合剂,可与金属离子形成络合离子,则可加速阳极溶解:3阳极极化(AnodicPolarization)
由于腐蚀电池中阳极区的自由电子移向电极电势较高的阴极区,使阳极区电子缺乏,而阳极反应产生的电子又来不及补充,因而阳极发生极化。
阳极上有电流通过时,其电势偏离平衡电势而向正方向移动称为阳极极化。4阳极过电势:二阴极过程阴极过程是指电解质溶液中的氧化剂与金属阳极溶解后释放出来并传移到阴极区的电子相结合的反应过程。1去极化剂:溶液中能在阴极区吸收电子而发生还原反应的氧化性物质称为(阴极)去极化剂。2发生电化学腐蚀的基本条件:阴极过程和阳极过程必须同时进行
3阴极还原反应和阴极去极化剂的种类:(1)氢离子还原反应(析氢反应)(2)溶解氧的还原反应(吸氧反应)①在中性或碱性溶液中,氧还原生成OH-离子②在酸性溶液中,氧还原生成水(3)溶液中高价离子的还原
如铁锈中三价铁的还原:(4)溶液中贵金属离子的还原
如黄铜选择性腐蚀时二价铜离子还原为金属铜(5)氧化性酸或某些阴离子的还原(6)溶液中某些有机化合物的还原4阴极极化(CathodicPolarization)
由于腐蚀过程中阳极区释放出的电子进入邻近的阴极区,如果阴极还原反应不能及时吸收这些电子,则电子将在阴极积累,因而阴极发生极化。
阴极上有电流通过时,其电势偏离平衡电势而向负方向移动称为阴极极化。5阴极过电势:第二节腐蚀速度与极化作用一腐蚀电池的极化现象1极化现象将同样面积的Zn和Cu浸在w(NaCl)=3%溶液在构成腐蚀电池,Zn为阳极,Cu为阴极,用电流表A、开关K和导线将两极连接起来如图3-2。分别测得两电极的开路电势,原电池的总电阻R=250Ω。开路时电阻R0→∞,I0≈0;开始短路的瞬间,I始=3.5mA;短路后的稳定电流,I=0.15mA;I比I始约小23倍,为什么?2极化作用电流通过电极时,电极电势偏离平衡电势称为电极极化。其差值称为极化值。用过电势η来表示电极极化的程度,η恒取正值。对于阳极极化:对于阴极极化:
图3-3可见,阴极极化使电极电势负移(减小);阳极极化使电极电势正移(增大);由此可得:稳定电流密度的减小是由于两极间的电势差减小了,而电势差的减小是由于阴、阳极极化造成的。极化能使腐蚀速度减小。3去极化作用当电流通过电极时,电极上不仅发生极化作用使电极电势发生偏离。同时,电极上也存在与极化作用相对应的另一过程――去极化作用,力图消除电极电势的偏离过程。对于阴极去极化:使阴极电极电势不负移;对于阳极去极化:使阳极电极电势不正移;二极化作用的分类(原因)1阳极极化(AnodicPolarization)阳极上有电流通过时,其电势偏离平衡电势而向正方向移动称为阳极极化。产生阳极极化的原因:(1)活化极化(ActivationPolarization)(2)浓差极化(ConcentrationPolarization)(3)电阻极化(ResistancePolarization)2阴极极化(CathodicPolarization)阴极上有电流通过时,其电势偏离平衡电势而向负方向移动称为阴极极化。产生阴极极化的原因:(1)活化极化(ActivationPolarization)(2)浓差极化(ConcentrationPolarization)由于阴极过程与阳极过程为共轭过程,因此阴极极化与阳极极化一样可减缓金属腐蚀.三极化曲线
极化曲线是表示电极电势与极化电流强度I或极化电流密度之间关系i的曲线。1极化曲线的形式(1)电势-电流图(2)电势-电流密度图图3-4经计算得到,空白样的腐蚀速度为1.301×10
-4A/cm2,环氧/水性聚氨酯涂膜的腐蚀速度为1.482×10-5A/cm2,有机累托石改性环氧/水性聚氨酯涂膜的腐蚀速度为3.320×10-6A/cm2。结果表明,有机累托石环氧/水性聚氨酯涂膜比环氧/水性聚氨酯涂膜具有更强的耐腐蚀性。2极化曲线的作用(1)测量腐蚀体系的阴、阳极极化曲线,揭示腐蚀的控制因素及缓蚀剂的作用机理;(2)分别测量两种金属在同一种电解质溶液中的极化曲线,从而判断这两种金属接触时的腐蚀情况;(3)测量阴极区、阳极区的极化,以研究局部腐蚀;(4)在腐蚀电势附近及弱极化区的极化测量,可快速求得腐蚀速度;(5)在电化学保护(阴极保护、阳极保护)中,通过测量极化曲线,确定电化学保护参数;第三节腐蚀极化图及混合电势理论一腐蚀极化图(Evans伊文思极化图)设一腐蚀电池,测量装置如图3-5。腐蚀极化图是用电势-电流图来表征腐蚀电池的阴、阳极极化曲线。平衡电势;混合电势(自腐蚀电势、腐蚀电势);腐蚀电流;图3-5,图3-6+EE0,cE0,aIEcorrSIcorr图3.7简化的腐蚀极化图(Evans图)Ecorr:FreeCorrosionPotention二混合电势理论混合电势理论由Wagner和Traud(1938年)提出,包括两项基本假设:1任何电化学反应都能分成两个或两个以上的氧化分反应和还原分反应;2电化学反应过程中不可能有净电荷积累,即氧化反应的总速度等于还原反应的总速度三腐蚀极化图的应用
腐蚀极化图是研究电化学腐蚀的重要工具,用途广泛:
确定腐蚀的主要控制因素;解释腐蚀现象;分析腐蚀过程的性质和影响因素;判断添加剂的作用机理;用图解法计算多电极体系的腐蚀速度;1极化图用于分析腐蚀速度的影响因素电极的极化率取决于极化曲线的斜率,如图3-8。阴极极化率:(3-2)阳极极化率:
(3-3)图3-8考虑腐蚀体系的欧姆电阻R,腐蚀电池的电动势:则有:
(3-4)即:对于许多腐蚀体系,阴、阳极间短路,若溶液电阻不大,R忽略不计。腐蚀电流取决于阴、阳极反应的极化性能。讨论各因素对Icorr的影响:(1)腐蚀速度与腐蚀电池初始电势差则Icorr↑如图3-9,图3-10(2)极化性能对腐蚀速度的影响若腐蚀电池的欧姆电阻很小,极化率越小,其腐蚀电流越大。如图3-11。
极化曲线的极化度(率)反映了电极过程阻力的大小主要取决于活化极化和浓差极化的大小以及阳极是否会发生钝化。图3-9,3-10图3-11(3)溶液中含氧量即络合剂对腐蚀速度的影响
在含氧酸或氧化性酸中,氧含量高,氧去极化容易,即极化率小,腐蚀电流大;相反,含氧量少,氧去极化困难,腐蚀电流小。(4)阴、阳极面积比以及溶液电阻对腐蚀速度的影响图3-122腐蚀速度的控制因素(1)不同控制因素的腐蚀极化图①若R很小时,PC≥PA,Icorr主要取决于PC的大小,为阴极控制;②若R很小时,PA≥PC,Icorr主要取决于PA的大小,为阳极控制;③若R很小时,PC与PA
大小接近,共同决定Icorr的大小,为混合控制;④若欧姆电阻R很大,R≥(PA+PC),为欧姆控制;(2)控制程度S判断各种因素对腐蚀速度控制的程度。对于阳极控制程度SA:对于阴极控制程度SC:计算实例:铁在25℃,w(NaCl)=3%水溶液中腐蚀时,欧姆电阻很小。可忽略不计。测得其腐蚀电势。试计算此腐蚀体系中阴、阳极控制程度。已知沉淀反应:的溶度积:解:(1)计算此腐蚀体系中阴、阳极反应的平衡电势;阳极反应:平衡电势由于w(NaCl)=3%水溶液为中性,pH=7,故由沉淀反应:的溶度积;
25℃时,2.3RT/F=0.0591V,在中性、碱性溶液中,阴极反应:(2)计算阴、阳极过电势因测得此体系的腐蚀电势即(3)计算阴、阳极控制程度因电阻R不计,阴、阳极控制程度为:第四节活化极化控制下的腐蚀动力学方程式电极过程一般来说含有以下三个基本步骤:1反应物在电场力和浓度梯度下,由溶液内部向电极表面附近传递;(液相传质扩散步骤)2反应物在电极、溶液界面上发生电荷转递反应;(电化学反应步骤)3反应产物转入稳定态或由电极表面附近向溶液内部转递;(液相传质扩散步骤)活化(电化学)极化;浓差极化;电阻极化;一单电极反应的电化学极化方程式设电化学反应通式为:氧化反应速度:(3-7)还原反应速度:(3-8)式中氧化和还原反应速度常数;
氧化和还原反应的活化能;用电流密度表示反应速度:(3-9)
(3-10)在平衡电势下,交换电流密度:
(3-11)即:(3-12)式中:平衡电势下氧化、还原反应的活化能。由极化值与反应活化能的关系式:
(3-13,3-14)式中
为电子转递系数,分别表示电势变化对还原反应和氧化反应活化能的影响程度。由实验求得,一般情况下可以粗略地认为考虑电势变化对活化能的影响,氧化和还原反应电流可表达为:
(3-15)同理(3-16)当电极上无净电流通过时,当电极上有净电流通过时,阳极极化时,阳极过电势为:(3-17)阳极极化电流密度:
(3-18)阴极极化时,阴极过电势为:(3-19)阴极极化电流密度:(3-20)令(3-21,3-22)阳极极化电流密度:(3-23)阴极极化电流密度:(3-24)式中:为阳极、阴极极化曲线的Tafel
(塔菲尔)斜率。当时,忽略逆向反应速度。阳极极化电流密度:(3-25)阴极极化电流密度:(3-26)由式(3-25),式(3-26)阳极过电势、阴极过电势:
(3-27)
(3-28)令(3-29,3-30)
(3-31,3-32)塔菲尔方程表达式:
(3-27)
(3-28)
(3-31,3-32)塔菲尔常数的理论表达式(塔菲尔斜率):
(3-21,3-22)
(3-29,3-30)二活化极化控制下的腐蚀速度表达式对于Zn在无氧的酸性溶液中腐蚀时,锌表面上有两对电化学反应:(1)(2)设分别为反应(1)的氧化、还原反应速度和反应(2)氧化、还原反应速度。
对于反应(1),在其平衡电势下,氧化与还原反应速度等于其交换电流密度:,此时金属不被腐蚀。
当Zn被氢气饱和,且与H+离子进行可逆交换,即有反应(2),在其平衡电势下,同样存在。实际上,锌在此溶液中反应(1)和反应(2)都存在,两对反应的电极电势彼此相向移动。图3-15在腐蚀电势下,对于Zn电极反应,阳极过电势:
(3-35)在腐蚀电势下,对于氢电极反应,阴极过电势:(3-35)在腐蚀电势下,Zn的净氧化反应速度等于H+的净还原反应速度,其结果造成锌的腐蚀,腐蚀电流为:
(3-37,3-38)
(3-39)同理:
(3-40)当过电势大于2.3RT/F时,式(3-38)中Zn的还原反应速度和氢的氧化反应速度可忽略。(3-41)式(3-39)和式(3-40)化简为:
(3-42)同理:
(3-43)可见:(1)由腐蚀速度的相关参数可计算腐蚀速度;(2)测出腐蚀体系的腐蚀电势及平衡电势,可计算过电势;
通过比较的大小,可确定腐蚀过程的控制因素;(3)当平衡电势和交换电流密度不变时,极化曲线越陡(Tafel斜率越大),腐蚀速度越小。三活化极化控制下金属的极化曲线腐蚀金属进行阳极极化时,电势变正,将使电极上的净氧化反应速度增加,而净还原反应速度减小,二者之差为外加阳极极化电流:(3-44,3-45)同理,外加阴极极化电流:
(3-47)当腐蚀电势(过电势大于2.3RT/F)忽略(3-48,3-49)由塔菲尔方程,氧化、还原反应速度与过电势的关系:
(3-51,3-53)在同一极化电势下,氧化反应的过电势与还原反应的过电势数值相等,符号相反。
(3-54)同理(3-55)式(3-54)和式(3-55)为活化极化控制下金属腐蚀动力学基本方程式。相应的极化曲线如图3-15。图3-15提示:
式(3-54)和式(3-55)活化极化控制下金属腐蚀动力学基本方程式的推导中,假定金属均匀腐蚀,同时腐蚀体系的电阻忽略不计。对于局部腐蚀,一般阴、阳极面积不相等。但在混合电势下,阴、阳极上的腐蚀电流强度相等。因此,上述动力学基本方程式应用于局部腐蚀时,把电流密度改为电流强度。第五节浓差极化下的腐蚀动力学方程式一稳态扩散方程式
金属发生氧去极化腐蚀时,多数情况下阳极过程发生金属的活性溶解,阴极过程受氧的扩散控制。也就是说,金属腐蚀受阴极浓差极化控制。1阴极浓差极化:由于电极表面反应物浓度降低,使阴极电势变负,这种极化称为浓差极化。2菲克(Fick)第一扩散定律对于平面电极,只考虑一维扩散。根据菲克(Fick)第一扩散定律:(3-56)式中J扩散流量,mol/(cm2.s);D扩散系数,cm2/s;
电极表面附近溶液中放电粒子的浓度梯度,mol/cm4;稳态扩散条件下:
式中C0
扩散层外溶液本体浓度;
Cs
电极表面浓度;δ扩散层有效厚度;3扩散电流密度
扩散电流密度与扩散流量的关系,根据法拉第定律,
(3-59)4浓差极化下的阴极电流密度在扩散控制的稳态下,对于阴极过程:(3-60)5极限扩散电流密度在极限情况下(Cs=0),阴极电流密度达到最大值iL:6浓差极化方程式扩散过程电极电势:而未发生浓差极化时的平衡电势:浓差极化时,阴极过电势:
(3-65)此式为浓差极化的动力学方程式,其腐蚀极化图如图3-16。二浓差极化控制下的腐蚀速度表达式阴极过程为氧的扩散控制,此时金属的腐蚀速度受氧的扩散速度控制。阴极电流等于氧的极限扩散电流,则金属的腐蚀电流为:
(3-67)讨论:对于扩散控制腐蚀体系,影响金属腐蚀速度的因素。三浓差极化下腐蚀金属的极化曲线对于阴极扩散控制的金属腐蚀体系,阴极极化曲线的Tafel斜率,腐蚀金属的阳极极化曲线方程由式(3-54)简化为:
(3-68)第六节腐蚀速度的电化学测定方法一塔菲尔(Tafel)直线外推法1塔菲尔(Tafel)直线由金属腐蚀速度基本方程(活化极化控制下):
(3-54)
(3-55)当过电势足够大时,上二式中的后一项可忽略不计。可简化为:将上式变形为:(3-69)同理
(3-70)根据此二式,将作图,可得两条直线,称为塔菲尔直线。2塔菲尔直线外推法确定腐蚀速度3塔菲尔直线外推法的应用及缺点(1)应用
常用于酸性溶液中金属腐蚀速度及缓蚀剂的影响。可测出、求出动力学参数(2)缺点①用大电流极化,电极电势偏离自腐蚀电势较远,对腐蚀体系干扰大;②大电流极化易引起电极表面状态改变;③对某些腐蚀体系的Tafel段不明显时,用外推法作图易造成人为误差;图3-20塔菲尔曲线分析二线性极化法(极化电阻法)此方法是以过电势很小时,过电势与极化电流呈线性关系作为理论依据。1线性极化法的基本公式(Stern公式)由金属腐蚀动力学基本方程式(3-54),(3-55),将其指数相以幂级数展开,并忽略幂级数中的高次相。式(3-54):变为:
(3-75)同理
(3-72)令则有(3-77)RP――极化电阻。在内极化曲线为直线时的斜率:式(3-77)称为线性极化法的基本公式(Stern公式)。
当实验测得RP和bA、bC后可求得icorr;2极化电阻的测定方法(1)直线线性极化法测出腐蚀体系在自腐蚀电势附近的极化曲线,找出附近的直线段,即弱极化线性极化区,求出该直线段的斜率,即为极化电阻RP。(2)交流方波法①方波电流法(恒电流方波法)FC型腐蚀仪;②方波电势法(恒电势方波法)FSY型腐蚀仪;这些仪器可直接读出极化电阻Rp
或腐蚀电流icorr的数值。但方波的频率对Rp的测定结果影响较大。3塔菲尔常数bA和bC的测定方法(1)测定腐蚀体系的阴、阳极曲线,对腐蚀体系进行强阳极氧化和强阴极氧化,由塔菲尔直线段的斜率可求出bA和bC;(2)根据已知的有关电极反应的能量分配系数,直接计算;
(3-21,3-22)(3)弱极化区的“三点法”求bA和bC;三三点法(弱极化法)在过电势10~70mV弱极化区范围内对任一选定的过电势,测定三个相关的数据点。如图3-22,A1,C1,C2;(两个点在阴极区,一个在阳极区)。将三点的对应数据代入活化控制下金属腐蚀速度动力学基本方程式(3-54)和(3-55):令有(3-87,88,89)变形为:交流阻抗分析由图看出,有机累托石环氧/水性聚氨酯涂膜的交流阻抗大于环氧/水性聚氨酯涂膜大于空白样,说明有机累托石环氧/水性聚氨酯的耐腐蚀性比环氧/水性聚氨酯好。第四章析氢腐蚀与吸氧腐蚀第一节析氢腐蚀一析氢腐蚀的必要条件二析氢过电势三影响析氢过电势的因素四析氢腐蚀的控制过程五减小析氢腐蚀的途径第二节吸氧腐蚀
一吸氧腐蚀的必要条件二氧的阴极过程及其过电势三吸氧腐蚀的控制过程及特点四影响吸氧腐蚀的因素五析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较第一节析氢腐蚀析氢腐蚀(HydrogenEvolutionCorrosion)是以氢离子还原反应为阴极过程的腐蚀。也称为氢去极化腐蚀。析氢反应:①在酸性介质中②在中性或碱性介质中一析氢腐蚀的必要条件金属发生析氢腐蚀时,①电解质溶液中必须有H+存在;②金属的电极电势必须低于氢离子的还原反应电势(析氢电势)。即析氢电势:而氢的平衡电势:在25℃时,(4-4)二析氢过电势1氢离子阴极去极化反应的几个连续步骤:(1)水化氢离子向电极扩散并在电极表面脱水;(2)氢离子在电极表面接受电子,并形成吸附态氢原子Had;(3)吸附态氢原子复合脱附于表面电极;(4)氢分子聚集成氢气泡析出;图4-12析氢过电势的产生在氢离子阴极去极化反应的几个连续步骤中,任一步骤的滞后,使整个氢去极化反应受阻。由于阳极迁移过来的电子就会在阴极积累,使阴极电势向负方向移动,从而产生析氢过电势。3析氢过电势的塔菲尔表达式塔菲尔根据大量析氢反应的实验,认为H+接受电子的电化学步骤为析氢反应的控制步骤。从而得出析氢过电势于阴极电流之间的关系:①在析氢过电势偏离平衡电势值较小的范围内成线性关系:
R为常数。②当析氢过电势离开平衡电势值较远时,(电流密度10-9~100A/cm2)(4-5)三影响析氢过电势的因素1电流密度;在图上成线性关系。如式(4-5)和图4-2。2电极材料;根据aH值的大小,将电极材料分为三大类:(1)高氢过电势金属:(2)中氢过电势金属:(3)低氢过电势金属:3溶液组成及浓度;如图4-3;4电极表面状态;
同一金属材料,粗糙表面上的氢过电势比光滑表面上的要小。5溶液温度和pH值;
溶液温度升高,氢过电势减小;在酸性溶液中,氢过电势随pH增加而增大,在碱性溶液中,氢过电势随pH增加而减小。
若溶液中含有的Pt在腐蚀金属Fe上沉积,形成附加阴极。由于氢在Pt上的析出过电势比较小,从而加速Fe在酸溶液中腐蚀。四析氢腐蚀的控制过程1阴极控制以金属锌在酸性溶液中的溶解为例。由于氢在锌上析出的过电势大,析氢腐蚀的速度主要取决于析氢过电势的大小,为典型的阴极控制。过电势的大小与锌中杂质含量及种类有关。锌中含Cu、Fe、Co、Ni杂质时,锌的腐蚀速度增大;锌中含Hg、Pb、Cd杂质时,锌的腐蚀速度减小。图4-4例题:假定工业锌在酸中腐蚀的条件下表面是等电势的(即金属和溶液上的IR降等于零)。计算杂质铁含量为w(Fe)=0.1%的工业锌与纯锌在酸中的腐蚀速度比。已知氢在金属锌和杂质铁上析出的过电势方程为:解:因假定金属和溶液上的IR降等于零,对于杂质铁来说,过电势可利用氢在锌上的析出速度来表示。变形得含杂质铁的锌表面上析氢腐蚀的总速度:可见,含w(Fe)=0.1%的锌,其腐蚀速度是纯锌腐蚀速度的4.466倍。若添加高析氢电势的金属,可使腐蚀速度减小。如铜基体、铝基体中添加锌元素,可减小铜、铝的腐蚀速度。2阳极控制阳极控制的析氢腐蚀主要发生在铝、不锈钢等易钝化金属在稀酸中的腐蚀。3混合控制铁和钢在酸性溶液中的析氢腐蚀存在阴、阳极混合控制。钢中含杂硫时,可使析氢腐蚀速度增大。其原因:(1)形成Fe-FeS局部电池,加速腐蚀;(2)钢中的硫可溶于酸中,形成S2-离子。而S2-易极化吸附在铁的表面上,发生强烈的催化电化学过程,使阴、阳极极化都降低,从而加速腐蚀。图4-6五减小析氢腐蚀的途径减小析氢腐蚀――增大析氢过电势,减小阴极面积。(1)减小或消除金属中的有害杂质,尤其是析氢过电势小的阴极性杂质;(2)加入析氢过电势大的成分如Pb,Zn,Hg;(3)加入缓蚀剂,增大析氢过电势;(4)降低Cl-、S2-等阴离子成分;(5)减小阴极面积。第二节吸氧腐蚀在中性和碱性溶液中,由于氢离子的浓度较小,析氢反应的电势低,一般金属腐蚀过程的阴极反应是溶解在溶液中的氧的还原反应。吸氧(耗氧)腐蚀:以氧的还原为阴极过程的腐蚀。与氢离子还原反应相比,氧还原反应可以在较高的电势下进行,因此吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。一吸氧腐蚀的必要条件①溶液中必须有氧存在;②腐蚀电池中阳极金属的电势比氧还原反应的电势负,即:氧的平衡电势(1)在中性、碱性溶液中氧的平衡电势当溶液的pH=7时当溶液的pH=9时(2)在酸性溶液中的平衡电势当溶液的pH=6时二氧的阴极过程及其过电势1氧从空气中进入溶液并迁移到电极表面发生还原反应的步骤包括:(1)氧穿过空气、溶液界面进入溶液;(2)在溶液对流的作用下,氧迁移到阴极表面附近;(3)在扩散层范围内,氧在浓度梯度作用扩散到阴极表面;(4)在阴极表面氧分子发生还原反应;2吸氧腐蚀的过电势(1)阴极电流密度较小且供氧充分时,电化学控制,活化极化区,①电势与平衡氧电势偏离稍微②电势与平衡电势偏离稍大
(4-13)图4-7(2)阴极电流密度较大,供氧受阻,扩散控制,浓差极化区,①氧浓差过电势:(4-14)②总的阴极过电势:
(4-15)(3)当阴极电势足够低时,水溶液中发生氢离子还原反应,此时阴极过程由氧去极化和氢去极化共同组成。
三吸氧腐蚀的控制过程及特点1金属在溶液中电势较高,供氧充分,金属腐蚀速度主要取决于氧在电极上的放电速度。如图4-8中K点,Cu在敞开的、强烈搅拌的溶液中的腐蚀;2金属的腐蚀电势非常负,不论供氧速度大小如何,阴极过程由氧去极化和H+离子去极化两个反应共同组成。如图4-8中M点,Mg在中性介质的腐蚀;3金属的电势较负,供氧有限,金属腐蚀速度由氧的极限扩散电流决定。如图4-8中L点,铁、碳钢在海水中的腐蚀;图4-8四影响吸氧腐蚀的因素在大多数情况下,由于供氧速度有限,吸氧腐蚀速度受氧的扩散过程控制。即金属的腐蚀速度等于氧的极限扩散电流密度:(4-16)1溶解氧浓度C0O2图4-122溶液温度t;3盐含量的影响溶液中盐含量↑,则溶液的导电率↑,溶液内阻↓,icorr↑;若盐含量达到一定程度,由于溶解氧↓,则icorr↓;4搅拌和溶液流速的影响溶液流速v↑,则扩散层厚度δ↓,iL↑,icorr↑;图4-13图4-14,15stop1.析氢腐蚀
HydrogenEvolutionCorrosion2.析氢腐蚀的控制过程ControlProcessofHydrogenEvolution
Corrosion
3.减小析氢腐蚀的途径MethodsofDecreasingHydrogenEvolutioncorrosion
(1)发生析氢腐蚀的必要条件NecessaryConditionofHydrogenEvolution(2)析氢过电位ηH
HydrogenEvolutionOver-Potential(1)阴极控制CathodeControl(2)阳极控制
AnodeControl
(3)混合控制MixedControl1.吸氧腐蚀的必要条件
NecessaryConditionofOxygenReductionCorrosion
2.氧的阴极还原过程及其过电位CathodeDeoxidizeProcessofO
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