电化学腐蚀(第一讲)课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章 电化学腐蚀基础,第一节 腐蚀原电池过程第二节 电极电位,1,1,第二章 电化学腐蚀基础第一节 腐蚀原电池过程第二节,1、腐蚀原电池过程,（1）,原电池,电极反应：,阳极：2H,+2e H,2,阴极：Zn-2e Zn,2+,反应速度：V=M/St；,（Q=MF/N）=NQ/StF,=ki,NH,4,Cl,碳棒,锌片,I,2,2,1、腐蚀原电池过程NH4Cl碳棒锌片I22,Cu,Zn,（2）腐蚀原电池,电极反应,：,2H,+,+2eH,2,Zn-2eZn,+2,腐蚀速度：,V=M/St=ki,H,2,Zn,+2,Zn,+2,H,2,e e,e,e,H,+,H,3,3,CuZn（2）腐蚀原电池电极反应：H2Zn+2Zn+2H2e,腐蚀电池:,实质上是一个,短路,的原电池，电流不对外作功，电子,自耗于,腐蚀电池内阴极的还原反应中，,促进金属阳极的离子化（腐蚀），可加剧腐蚀进程。,4,4,腐蚀电池:44,2、腐蚀电池的化学反应,腐蚀电池由四部分构成：阳极，阴极，外回路，电解液；,阳极过程：Me Me,n+,+ne,阴极过程：D+ne Dne,电流流动：溶液中离子迁移,在回路上电子运动,5,5,2、腐蚀电池的化学反应腐蚀电池由四部分构成：阳极，阴极，外回,常见一些阴极反应,O,2,+4H,+,+4e2H,2,O,O,2,+2H,2,O+4e4OH,-,2H,+,+2eH,2,Me,n+,+eMe,(n-1)+,Me,+,+eMe,电极上可能同时发生多个电极反应,6,6,常见一些阴极反应O2+4H+4e2H2O66,在金属和合金的实际腐蚀中，可以发生一个以上氧化反应。例如合金中有几个组元，他们的离子可分别进入溶液中。还可产生一个以上的还原反应。,7,7,在金属和合金的实际腐蚀中，可以发生一个以上氧,3、腐蚀的次生过程,例如：在中性的3%NaCl 溶液中，铁、铜的接触腐蚀行为:,阴极反应 O,2,+2H,2,O+4e4OH,-,阳极反应 Fe-2e Fe,2+,Fe,2+,+2OH,-,Fe(OH),2,4Fe(OH),2,+O,2,+2H,2,O4Fe(OH),3,铁锈分子式：,FeOOH、Fe,2,O,3,H,2,O、xFeOyFe,2,O,3,2H,2,O,8,8,3、腐蚀的次生过程例如：在中性的3%NaCl 溶液中，铁、铜,4、宏观与微观电池,宏观电池,（1）不同金属浸于电解质中,浸各自的盐溶液中（,丹尼尔电池,）,Zn,ZnSO4,CuSO4,Cu,浸同一种盐溶液中,Fe NaCl,Cu,（2）同类金属浸于同一种电解质溶液中,盐浓差、氧浓差、温浓差,腐蚀电池,9,9,4、宏观与微观电池宏观电池腐蚀电池99,盐浓差电池,将金属浸入不同浓度的同种盐溶液中构成的电池。如将铜电极分别放入浓硫酸铜溶液与稀硫酸铜溶液中，形成电池：,Cu CuSO4稀 CuSO4浓 Cu,在稀CuSO4溶液中，Cu电极为阳极，浓CuSO4溶液中，Cu电极为阴极，Cu离子接受电子而还原。,10,10,盐浓差电池 将金属浸入不同浓度的同种盐溶液中构,（2）氧浓差电池,是由构成电池溶液中的不同区域氧含量不同造成的。位于高氧浓度区域的金属为阴极，位于低氧浓度区域的金属呈阳极。,11,11,（2）氧浓差电池 是由构成电池溶液中的不同区,（3）温差电池,温差电池常在热交换器、锅炉、浸没式加热器等处出现，因为它们都存在温差。一般Cu电极在硫酸盐水溶液中高温端为阴极，低温端为阳极。,铍的温差电池的极性与Cu的相反，高温端为阳极，低温端为阴极。铁在稀NaCl溶液中的情况与铍类似。,12,12,（3）温差电池 温差电池常在热交换器、锅炉、浸,微观电池,原因：电化学性质不均匀性,（1）金属化学成分不均匀性形成的,金属中的杂质，元素偏聚等,（2）组织的不均匀性形成的,晶界，第二相，偏析,（3）金属表面物理状态不均匀性形成,温差，光照，变形不均等,13,13,微观电池1313,5、化学腐蚀与电化学腐蚀比较,14,14,5、化学腐蚀与电化学腐蚀比较1414,2电极电位,1、双电层的建立,2、双电层的结构,3、电极电位,15,15,2电极电位1、双电层的建立1515,金属与介质作用会出现三种情况：,金属进入溶液中成为水化阳离子,Me+nH,2,OMe,n+,nH,2,O+ne,水化阳离子在金属表面沉积,Me,n+,nH,2,O+neMe+nH,2,O,正电性金属或非金属在电解质溶液中,形成相应的气体电极,1、双电层的建立,16,16,金属与介质作用会出现三种情况：金属进入溶液中成为,几种情况的金属表面双电层示意图：,17,17,几种情况的金属表面双电层示意图：1717,其它类型的双电层示意图,剩余电荷 物理吸附 偶极子极化吸附,18,18,其它类型的双电层示意图 剩余电荷,=+,1,d,2、双电层的结构,1,19,19,=+1d2、双电层的结构11919,3、电极电位,电极电位：,指金属自动电离的氧化过程与溶液中金属离子的还原过程，在整个扩散中达到平衡时，金属表面和扩散末端之间的电位差。,(1)绝对电极电位,金属溶液两相间总的电位跃绝对值。,(2)氢标电极电位,标准氢电极：在氢气压力为,1atm，氢离子活度为1，进行1/2H,2,H,+,+e的可逆反应的电极体系。人为规定氢电极的标准电位为0。,20,20,3、电极电位电极电位：指金属自动电离的氧化过程与溶液中金属离,（2）平衡电极电位：指当金属电极与溶液界面的电极过程建立起平衡反应：,Me,n+,ne+mH,2,O Me,n+,mH,2,O+ne,该电极反应的电量和物质量在氧化、还原反应中都达到平衡时的电极电位(E)。若仅仅是电量平衡，而无物质的平衡则称做稳态电位（E,R,）。,平衡电极电位 (,电量，物质量平衡,)是在可逆电池中，可逆反应建立起来的电位。,E=E,o,+(RT/nF)lnC（可用Nenster方程描述）,标准电极电位 （,25，,分压1atm,，,离子活度为1,）,21,21,（2）平衡电极电位：指当金属电极与溶液界面的电极过程建立起平,（3）稳态电位 (,电量平衡，物质量不平衡,),指在一个电极表面上同时进行两个不同质的氧化、还原过程的条件下，电荷平衡建立起来的电极电位。如Fe放入盐酸溶液之中，发生铁的氧化反应。同时它吸附酸溶液中的氢离子，在铁表面使氢还原：,FeFe,2,2e 2H,2eH,2,（4）非稳态电位(,电量平衡和物质量均不平衡,),22,22,（3）稳态电位 (电量平衡，物质量不平衡)2222,