4 金属腐蚀电化学理论基础热力学1.ppt

金属高温腐蚀 （氧 、硫、氮、碳 ） 热力学 动力学：现实速度 腐蚀产物（氧化膜） 能否发生 ? 能量由高往低自发 金属腐蚀 ? G 0 2 O P 2 O P △ G O ~T 平衡图 （平衡图） 性质 （液体、挥发、 PB 比） 结构 种类 晶体中的缺陷 非化学计量比 能否持续 ? 氧通道 离子通道 大多数金属（如 铁 、铜、镍、钴等）为抛物线规律 金属氧化的机理 — 电化学模型 合金化 、覆盖层、控制气体 金属高温腐蚀知识点结构图 2 第二章 金属腐蚀电化学理论基础 第一节 腐蚀电池 一、金属腐蚀原电池 金属在电解质溶液中 的腐蚀是电化学过程，是 绝大多数金属腐蚀过程的 本质。 如 Zn 在 H 2 SO 4 中，可 观察到锌的腐蚀溶解，并 析出氢气。 3 HCl Zn Cu A K Zn Cu HCl Cu Cu Cu Zn （ （ 阳极 阴极 腐蚀电池的构成 溶液 溶液 a ） Zn 块和 Cu 块 b ） Zn 块和 Cu 块直 （ c ） Cu 作为杂质分 通过导线联接 接接触 （短路） 布在 Zn 表面 Zn : Zn → Zn 2+ +2e （ 氧化反应） Cu : 2H + +2e → H 2 ↑ （ 还原反应） 4 1 、腐蚀电池的定义 能导致金属材料破坏而不能对外界作功的 短路原电池 2 、腐蚀电池的特点 ? 腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反应，造成材料 破坏 ? 腐蚀电池的阴、阳极 短路 （即短路的原电池），电池不 对外作功，只导致金属腐蚀破坏 ? 腐蚀电池反应是体系不稳定 ? 稳定，是 自发 反应过程 ? 需要介质中存在氧化剂 （去极化剂） ， 能获得电子使 金属氧化，腐蚀才能发生 5 ? 腐蚀的 二次产物 对腐蚀影响很大 ? 电化学腐蚀离不开金属 / 电解质界面电迁移， 电子由低电 位金属 / 地区传荷到电位高的金属 / 地区，再转移给氧化剂 ? 阴极、阳极反应 相对独立 ，耦合成腐蚀电池。阴、阳极 区肉眼可分或不可分，或交替发生 ? i a = i c ，无净电荷积累 ? 腐蚀电池包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四部分， 缺一不可 6 二、金属腐蚀的电化学过程 1 、金属腐蚀的电化学过程 ? 阳极反应的 通式 ： Me→Me n+ + ne - 阳极过程 若干步骤 ： Me 晶格 ? Me 吸附 Me 吸附 ? [Me n+ nH 2 O] + ne - 水化离子从双电层溶液侧向本体溶液迁移扩散 产物 有二种：可溶性离子，如 Fe - 2e ＝ Fe 2+ 不溶性固体，如 2Fe + 3H 2 O ＝ Fe 2 O 3 + 6H + + 6e - 7 ? 阴极反应的 通式 ： D + me - ＝ [D . me] 常见的 去极化剂（氧化剂） 是 H + 和 O 2 2H + + 2e ＝ H 2 析氢腐蚀或氢去极化腐蚀 O 2 + 4H + + 4e - ＝ 2H 2 O （酸性溶液中） O 2 + 2H 2 O + 4e - ＝ 4OH - （中性或碱性溶液中） ? 电流回路 金属部分 ： 电子由阳极流向阴极 溶液部分 ： 阳离子由阳极向阴极迁移，阴离子由阴极向阳极迁移 ? 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 NaCl 溶液 Zn OH Zn Cu Zn(OH) 直立电极 Zn e 水平电极 Zn OH Zn(OH) Zn Cu 2+ - e 2 — Cu 电偶电池 2+ - 2 。 8 2 、电化学腐蚀的次生过程 ? 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 ? 初生和次生产物都有可溶和不可溶性产物 ?