《飞机结构腐蚀与防护》课件-化学腐蚀与电化学腐蚀

化学腐蚀与电化学腐蚀飞机结构腐蚀与防护引入首先我们看一个案例一架商用客机在海岛度假胜地停留数月，因气候潮湿、海水高盐度及海风影响，机翼表面长期暴露于恶劣环境。出现了不同程度的腐蚀，现在我们需要研究两类腐蚀问题？通过这个案例，请同学思考什么是化学腐蚀，什么是电化学腐蚀？引入化学腐蚀问题机翼涂层受海水和盐雾长期侵蚀，可能发生化学腐蚀。电化学腐蚀问题机翼内部可能存在不良密封或受损海水渗入形成电解质溶液，异质金属或微观缺陷会促使电化学腐蚀加速金属材料损伤。/CONTENTS目录化学腐蚀01电化学腐蚀02化学腐蚀与电化学腐蚀区别03腐蚀原电池04化学腐蚀PART01一、化学腐蚀材料与周围非电解质之间发生纯化学作用而引起的腐蚀损伤称为化学腐蚀。其反应历程的特点是材料表面的原子与非电解质中的氧化剂直接发生氧化还原反应，腐蚀产物生成于发生腐蚀反应的表面，当它较牢固地覆盖在材料表面时会减缓进一步的腐蚀。腐蚀反应过程中不伴随电流产生。电化学腐蚀PART02二、电化学腐蚀金属和电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起的金属腐蚀现象称为电化学腐蚀。腐蚀的特点在于，腐蚀历程可分为两个相对独立的并同时进行的阳极（发生氧化反应）和阴极（发生还原反应）过程。和化学腐蚀的显著区别是电化学腐蚀过程中有电流产生。金属发生高温氧化，表面生成一定厚度的半导体性质的氧化膜，既可以传导电子，也可以导通离子，此时腐蚀不再是单纯的化学腐蚀，而包含了电化学腐蚀。化学腐蚀与电化学腐蚀区别PART03三、化学腐蚀与电化学腐蚀区别01电化学腐蚀和化学腐蚀的区别为：电子得失情况不同、有无电流产生不同、氧化的物质不同、反应本质不同。02化学腐蚀：是指金属材料在干燥气体和非电解质溶液中发生化学反应生成化合物的过程中没有电化学反应的腐蚀。03电化学腐蚀：就是金属和电解质组成两个电极，组成腐蚀原电池。三、化学腐蚀与电化学腐蚀区别请看表格，我们从不同维度比较了化学腐蚀与电化学腐蚀。腐蚀原电池PART04四、腐蚀原电池通常由以下几个要素组成：腐蚀原电池（CorrosionCell）是一个典型的电化学腐蚀现象。阳极（Anode）通常是金属表面的局部区域，其表现为电化学反应中的氧化反应，释放出电子。在腐蚀原电池中，阳极是腐蚀的主要发生地点。阴极（Cathode）也是金属表面的另一个区域，是电化学反应中的还原反应的地点。阴极通常是相对于阳极更有利的位置，吸收从阳极释放出的电子。电解质（Electrolyte）通常是金属表面的局部区域，其表现为电化学反应中的氧化反应，释放出电子。在腐蚀原电池中，阳极是腐蚀的主要发生地点。电连接（ElectricalConnection）是阳极和阴极之间的电路，允许电子在两者之间流动，完成电化学反应。四、腐蚀原电池在腐蚀原电池中，金属表面的局部区域（阳极）与另一个区域（阴极）之间存在电位差，由此形成了一个微型电池。在这种微型电池中，金属表面的局部区域（阳极）发生氧化反应，释放出电子，而另一个区域（阴极）吸收这些电子进行还原反应。这个过程会导致阳极区域的金属离子化，进而引发了腐蚀的发生。四、腐蚀原电池铜锌原电池在腐蚀学里，通常规定电位较低的金属为阳极，电位较高的属为阴极。在这里，Zn片为阳极，Cu片为阴极。产生电流的同时，在电池中发生的电化学反应如下：阳极反应Zn-2e→Zn2+。锌原子失去电子，变成带正电的离子游离到溶液里。阴极反应2H++2e→H2。从阳极通过导线运动过来的电子，被溶液中的氢离子吸收，生成氢气。电池中的反应Zn+2H+→Zn2++H2。从以上反应式可以看出，在电化学腐蚀中，电位较低的阳极会失去电子，成为带正电的离子，游离到溶液中去，并生成腐蚀沉淀物。所以，在电化学反应中，阳极金属会逐渐溶解受到腐蚀。四、腐蚀原电池阴极阳极通式总结电化学腐蚀过程中的阳极反应，总是金属被氧化成金属离子并放出电子。阳极反应可用如下通式表：M→Mn++ne式中，M为被腐蚀的金属；Mn+为被腐蚀金属的离子；n为金属释放的电子数。电化学腐蚀过程中的阴极反应，总是由溶液中能够接受电子的物质（称为去极剂）移去阳极流来的电子。阴极反应可用如下通式表示：D+ne→[D·ne]式中，D为去极剂；[D·ne]为去极剂接受电子后生产的物质；n为消耗的电子数。四、腐蚀原电池常见的去极剂第一类去极剂是氢离子，还原生成氢气，这种反应被称为析氢反应。2H++2e→H2第二类去极剂是金属高价离子，这类反应往往产生于局部区域，虽然较少见，但能引起严重的局部腐蚀。这类反应一般有以下两种情况。是金属离子直接还原成金属，称为沉积反应，即Mn++ne→M是还原成较低价态的金属离子：Mn++e→M(n-1)第三类去极剂是溶解在溶液中的氧，在中性或碱性条件下还原生成OH-离子，在酸性条件下生成H2O，这种反应常称为吸氧反应或耗氧反应。中性或碱性溶液：O2+2H2O+4e→4OH-酸性溶液：O2+4H++4e→2H2O/SUMMARY小结化学腐蚀