第 3 章 电化学腐蚀动力学课件.ppt

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1、第3章电化学腐蚀动力学3.1腐蚀电池的电极过程3.2腐蚀速度与极化作用3.3腐蚀极化图及混合电势理论3.4活化极化控制下的腐蚀动力学方程式3.5浓差极化控制下的腐蚀动力学方程式3.6腐蚀速度的电化学测定方法3.7混合电势理论的应用第3章电化学腐蚀动力学本章重点掌握腐蚀电池的电极过程极化作用（极化现象、原因，极化曲线及其应用）腐蚀极化图与混合电势腐蚀极化图应用腐蚀速度的电化学测试方法3.1腐蚀电池的电极过程电池体系的电化学反应（电池反应）阳极反应过程阴极反应过程反应物质在溶液中的传递过程不涉及物质的化学过程3.1腐蚀电池的电极过程.阳

2、极过程二.阴极过程1金属原子离开晶格转变为表面吸附原子2表面吸附原子越过双电层进行放电转变为水化阳离子3水化金属阳离子从双电层溶液侧向溶液深处迁移1反应物质由溶液内部向电极表面附近的液层传递2反应物质在电极与溶液界面上进行还原反应，得到电子3.反应产物转入稳定状态，或由电极表面附近的液层向溶液内部传递平衡电位－电极上没有电流流过，净反应速度为零3.2腐蚀速度与极化作用处于热力学平衡状态的电极体系：氧化还原反应速度相等，电荷交换及物质交换都处于动态平衡中电极上有电流通过，有净反应发生，表明电极失去了原有的平衡状态，电极电位偏离平衡电位

3、3.2腐蚀速度与极化作用.极化现象金属的腐蚀一般是按腐蚀原电池作用原理进行的，电流流过电极时，电极电势偏离平衡电势的现象称为极化现象。过电势－由于有电流通过而引起的电极电势偏离原来电极电势的变化值1.阳极极化－电极电位偏离平衡电位向正的方向移动2.阴极极化－电极电位偏离平衡电位向负的方向移动电化学体系中，发生电极极化时，阴极的电极电位变得比平衡电位更负，阳极电极电位变得比平衡电位更正3.2腐蚀速度与极化作用二.极化原因电子的流动－它起着在电极表面积累电荷，使电极电势偏离平衡状态的作用（极化作用）电极的反应－它起着吸收电子运动所传递过

4、来的电荷，使电极电势恢复平衡状态的作用（去极化作用）电极/溶液界面发生新的矛盾当有电流流过时电子运动速度/电极反应速度矛盾电极性质的变化就取决于极化作用和去极化作用的对立统一3.2腐蚀速度与极化作用二.极化原因阳极：电子流出电极速度大，正电荷积累阴极：电子流入电极速度大，负电荷积累偏离平衡电极电位电子运动速度/电极反应速度矛盾电极极化现象的内在原因3.2腐蚀速度与极化作用二.极化原因1.阳极极化——阳极上有电流通过时，电极电势向正方向变化活化极化浓差极化电阻极化2.阴极极化——阴极上有电流通过时，阴极电势向负方向移动。活化极化浓差极

5、化阳极：电子流出电极速度大，正电荷积累阴极：电子流入电极速度大，负电荷积累只要消耗电子的过程受到阻滞都会引起阴极极化实验表明，过电势是随通过电极的电流密度不同而不同的。电流密度越大，过电位绝对值越大。极化曲线－电极电位随电流密度变化的关系曲线完整而直观地表达出一个电极过程的极化性能（极化度）过电势是表示电极极化程度的重要参数；仅表示某一特定电流密度下电极的极化程度，而无法反应整个电流密度范围内电极电位变化规律三.极化曲线3.2腐蚀速度与极化作用三.极化曲线极化度电极过程的难易程度极化度越大，电极过程越难进行，因电极极化的倾向大，电极

6、反应的微小变化就会引起电极电位的明显变化测定电极过程的极化曲线是电极过程动力学研究中一种基本的实验方法3.3腐蚀极化图及混合电势理论一．腐蚀极化曲线二．混合电势理论如果一个电极上同时进行几个电极反应，由于以下两个特点，很容易看出整个电极反应的E－I曲线与在该电极上进行的各个电极反应的动力学行为之间的关系所有这些电极反应都是在同样的电极电位下进行的整个电极的外测电流密度是电极上进行的各个电极反应的电流密度代数和把表征腐蚀电池特征的阴、阳极极化曲线画在同一张图上当一个孤立的电极上同时可以进行两个电极反应时，这两个电极反应进行的情况相当于

7、在短路的原电池中进行电极反应的情况孤立电极－外线路没有电流通过的电极3.3腐蚀极化图及混合电势理论二．混合电势理论平衡电位高的电极反应－阴极方向进行；平衡电位低的电极反应－阳极方向进行两电极总的反应结果－一个氧化还原反应，动力来自电极反应的平衡电位差阳极反应中流向溶液的电流被阴极反应的电流所抵消释放出的化学能全部以热能的形式耗散任何电化学反应都能分成两个或两个以上的氧化分反应和还原分反应电化学反应过程中不可能有净电荷积累。当一块绝缘的金属试样腐蚀时，氧化反应的总速度等于还原反应的总速度。混合电势即自腐蚀电势（阴、阳极反应构成了腐蚀过

8、程）腐蚀电势是一种不可逆的非平衡电势，可通过实验测得3.3腐蚀极化图及混合电势理论二．混合电势理论腐蚀电位－导致金属材料腐蚀破坏时的混合电位去极化剂－溶液中存在可以使金属氧化成金属离子或化合物的物质，其还原反应的平衡电位必须高于该种金