金属腐蚀与防护课件——腐蚀电池.ppt

第二章 腐蚀电池1 腐蚀电池的工作过程•什么是腐蚀电池 Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 腐蚀电池的定义：只能导致金属材料破坏 而不能对外界作功的短路原电池腐蚀电池的特点：1腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反应，结果造成金属材料的破坏2腐蚀电池的阴、阳极短路（即短路的原电池），电池产生的电流全部消耗在内部，转变为热，不对外做功3腐蚀电池中的反应是以最大限度的不可逆方式进行HCl溶液ZnCu AKZnCuHCl溶液CuCuCuZn (a)Zn块和Cu块通 （b)Zn块和Cu块直 （c)Cu作为杂质分 过导线联接 接接触（短路） 布在Zn表面 阳极Zn: Zn → Zn2++2e （氧化反应） 阴极Cu: 2H++2e → H2 ↑（还原反应） 腐蚀电池的构成•腐蚀电池的工作环节1 阳极反应 通式：Me→Mnn++ne产物有二种：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+me＝[D.me]•常见的去极化剂（氧化剂）是 H+和 O2•2H++2e＝H2 析氢腐蚀或氢去极化腐蚀•O2+4H++4e＝2H2O （酸性溶液中） O2+2H2O+4e＝4OH-（中性或碱性溶液中）3电流回路金属部分：电子由阳极流向阴极溶液部分：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，都会使腐蚀电池工作强度减少。

•腐蚀电流阳极电流：Ia 腐蚀电流：Icor Ia=Icor 在什么条件下相等？法拉第定律：氧化或还原1摩尔的任何物质所需要的电量为nF 2 形成腐蚀电池的原因金属方面 环境方面 •成分不均匀 金属离子浓度差异 •组织结构不均匀 氧含量的差异•表面状态不均匀 温度差异•应力和形变不均匀•热处理差异 腐蚀电池形成原因举例 (a)不同金属组合 (b)金属中含杂项 ©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新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•腐蚀电池的种类大电池（宏观腐蚀电池）：指阳极区和阳极区的尺寸较大，区分明显，肉眼可辩。

微电池（微观腐蚀电池）：指阳极区和阴极区尺寸小，肉眼不可分辨大电池的腐蚀形态是局部腐蚀，腐蚀破坏主要集中在阳极区如果微电池的阴、阳极位置不断变化，腐蚀形态是全面腐蚀；如果阴、阳极位置固定不变，腐蚀形态是局部腐蚀•腐蚀过程的产物初生产物：阳极反应和阴极反应的生成物次生产物：初生产物继续反应的产物初生产物和次生产物都有可溶和不可溶性产物只有不溶性产物才能产生保护金属的作用ZnCueNaCl溶液Zn2+ OH-Zn(OH)2 [直立电极] NaCl溶液Zn—Cu 电偶电池e 水平电极Zn2+OH-Zn(OH)2腐蚀过程的产物腐蚀过程的产物•盐水滴试验实验现象问题：阳极、阴极的部位？阳极反应、阴极反应是什么？用腐蚀电池的理论解释实验现象？蓝色： 显示 Fe2+(阳极区)红色： 显示OH-（阴极区）棕色： 铁锈如果使用脱氧液滴，则不会出现初始外观[初始外观] [其后外观]3%NaCl+铁氰化钾+酚酞Fe盐水滴实验3 腐蚀电池的极化极化现象•原电池的极化 实验现象： 欧姆定律：极化现象：电流接通后，电池电动势降低的现象叫电池的极化现象。

Zn Cu测Zn电极电位的电路没画出来rV参比电极高阻电压表KA•阳极极化和阴极极化阳极极化：电位偏离初始电位正移阴极极化：电位偏离初始电位负移腐蚀电池的极化包括阳极的阳极极化和阴极的阴极极化，不过两者的极化程度和方向不相同•极化值极化程度的大小用极化值表示，记为△E △E = E - E0 △E a = Ea –E0﹥0 △Ec = Ec – E0﹤0•过电位*极化现象是由于电极反应存在阻力造成 的，改变电流的大小，腐蚀电流也随之改变，通常把电极的电位与电流密度的关系用极化曲线来表示2 极化曲线•极化曲线的绘制 Sa=Sc 在E=f(i)坐标体系下绘制极化曲线， 极化曲线的形状与电极面积无关， 只取决于阳极反应和阴极反应的 特征 Sa≠Sc 在E=f(I)坐标体系下绘制极化曲线， 极化曲线的形状与电极的面积有关， 面积改变，极化曲线的形状也改变。

Zn Cu测Zn电极电位的电路没画出来ArV参比电极高阻电压表 K 开路时，i=0, Cu和Zn的电位分别为静止电位Eoc(Cu),Eoa(Zn) K 闭路，电流通，r 减小， 电路欧姆电阻 R减小，电流 i 增大，Zn电位正移，Cu电位负移，Ec(Cu)-Ea(Zn)=iR,R=0,i 达到 imaxK用上图装置测量的极化曲线（Zn和Cu面积相等）欧姆电阻压降iREEoc（cu）Ec（cu）Ea（Zn）Eoa（Zn） i imax3 Evans极化图及其应用•Evans极化图 EoaIcorIEEocEcor•Evans极化图的数学表达式Evans极化图的数学表达式•用Evans极化图表示影响腐蚀电流的因素•用Evans极化图表示腐蚀电池的控制类型（a）阳极初始电位负移 (b)阴极初始电位正移 （b）阴极极化率大（d）阳极极化率增大 （e）初始电位差和阴~阳极 （f）溶液欧姆电阻大 极化率共同影响EEoaIcorIcorEEoaIEPcIcorIPaIcorIII`CorEEEReIcorIcorI。