材料腐蚀与防护-第五章-析氢腐蚀和吸氧腐蚀.ppt

1、第五章 析氢腐蚀和吸氧腐蚀,两种典型去极化腐蚀形式 析氢腐蚀氢去极化腐蚀，是常见的危害性较大的一类腐蚀 吸氧腐蚀氧去极化腐蚀，是自然界普遍存在的，破坏性最大的一类腐蚀。,5.1 析氢腐蚀,以氢离子作为去极剂，在阴极上发生2H+2eH2的电极反应叫氢去极化反应。由氢去极化引起的金属腐蚀称为析氢腐蚀。 在中性溶液中，氢的平衡电极电位耐斯特公式求得EH=-0.413V。也就是说当E金属-0.413V时，有可能发生氢去极化腐蚀。 在酸性介质中一般电位负的金属都能发生氢去极化腐蚀。,析氢反应的步骤 (一般在酸性溶液中)： （1）水化氢离子向电极扩散并在电极表面脱水； （2）氢离子与电极表面的电子结合(放

2、电)形成原子氢，吸附在电极表面上。（电化学步骤） （3）吸附在电极表面的H原子与刚发生放电的活性H原子结合成H2分子； （4）氢分子形成气泡从表面逸出。 （在碱性溶液中）： （1）水分子到达电极，且氢氧离子离开电极； （2）水分子电离及氢离子还原成吸附在电极表面的氢原子；（电化学步骤） （3）吸附氢原子复合脱附； MH+MHH2+2M 或MH+H+MH2+2M （4）形成氢气气泡逸出。,氢去极化的阴极极化曲线如图所示： 在相同的条件下，析氢过电位愈大，意味着氢去极化过程就愈难进行，金属的腐蚀就愈慢。因此可用提高析氢过电位，降低氢去极化过程，控制金属的腐蚀速度。 提高析氢过电位措施： (1)加入

3、析氢过电位高的合金元素。如加入Hg、Pb等合金元素，提高合金的析氢过电位，增加合金的耐蚀性。 (2)提高金属的纯度，消除或减少杂质。 (3)加入阴极缓蚀剂提高阴极析氢过电位。如在酸性溶液中加As、sb、Hg、盐，在阴极上析出As、sb、Hg，增加了金属的析氢过电位，从而提高了合金的耐蚀性。,析氢腐蚀的特征： 1.阴极反应浓度极化较小，一般可以忽略，原因： （1）去极化剂是带电的半径很小的氢离子，在溶液中有较大的迁移和扩散能力； （2）去极化浓度较大，在酸性溶液中是氢离子，在中性和碱性溶液中是水分子；H2O+eH+OH- （3）氢气泡的搅拌作用； 2.与PH值关系较大。 3.与金属材料的本质和表

4、面状态有关。 4.与阴极面积有关。 5.与温度有关。,5.2 吸氧腐蚀,当电解质溶液中有氧存在时，在阴极上发生氧去极化反应， 在中性或碱性溶液中： 在酸性溶液中： 由此引起阳极金属不断溶解的现象称作氧去极化腐蚀。 许多金属及其合金在中性或碱性溶液中，在潮湿大气、海水、土壤中都可能发生氧去极化腐蚀，甚至在流动的弱酸性溶液中也会发生氧去极化反应。因此，与析氢腐蚀比较，氧去极化腐蚀更为普遍和重要。,氧在中性溶液中，PO2=2.1E4pa时，平衡电极电位EO2=0.815V 说明，在中性溶液中有氧存在，当E金属0.815V时，就可能发生氧去极化腐蚀。 阴极吸氧反应步骤： （1）氧由气相通过界面进入水溶

5、液； （2）氧借助对流和扩散通过溶液主体层； （3）氧借助扩散通过扩散层达到金属表面； （4）氧和H2O或H+得到电子，发生氧去极化反应。,氧去极化的阴极极化曲线： 由于氧去极化的阴极过程与氧向金属表面输送过程及氧的离子化反应有关所以氧去极化的阴极极化曲线比较复杂。 分为四个部分： (1)阴极过程由氧离子化反应控制，即反应速度传输速度。 (2) 阴极过程由氧的扩散过程控制，即传输速度反应速度。 随着电流密度的不断增大，氧扩散过程缓慢引起浓差极化。 (3)阴极过程由氧的离子化反应与氧的扩散过程混合控制，即传输速度=反应速度。 (4)阴极过程由氧去极化及氢去极化共同控制。,影响氧去极化腐蚀的因素：,（1）氧的浓度： 极限扩散电流密度随溶解氧的浓度增加而增加，氧去极化腐蚀速度随着氧的浓度增加而增加。 （2）流动速度： 在氧浓度一定的情况下，极限扩散电流密度与扩散层厚度呈成反比。溶液流速增加使扩散层厚度减小，腐蚀速度增加。腐蚀速度随溶液流速的增加而增加。 （3