金属电化学腐蚀原理-(1)word版本.ppt

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1、金属电化学腐蚀原理-(1)第二章金属电化学腐蚀原理§2.2电化学腐蚀原理2.2.1腐蚀原电池将锌片和铜片浸入稀硫酸水溶液中，再用导线把它们连接起来组成原电池(图2-1)。这时由于锌的电位较低，铜的电位较高，它们各自在电极／溶液界面上建立的电极过程平衡遭到破坏，并在两个电极上分别进行电极反应，这时就有电流产生。电子自负极通过外导线流向正极，即从锌片流向铜片，电流则从正极流向负极，即从铜片流向锌片。锌电极（阳极）：Zn→Zn2＋+2e（氧化反应）铜电极（阴极）：2H++2e→H2↑（还原反应）Zn+2H+→Zn2+

2、+H2↑（整个电极反应）第二章金属电化学腐蚀原理§2.2电化学腐蚀原理2.2.1腐蚀原电池铜锌电池作用的结果：锌溶解了，即锌在电解质溶液中受到了腐蚀。所以，电化学腐蚀是原电池作用的结果，这种原电池称为腐蚀原电池．或称腐蚀电池。铜锌电池中锌电极，因为它是一种较活泼的金属，电位较负，容易失去电子而溶解成为正离子，就遭到腐蚀；而铜的电位较正，不易失去电子，不溶解而不腐蚀。阳极锌与阴极金属电位差愈大，锌的腐蚀速度愈快。如果我们将铜和锌直接接触，并一起浸入稀硫酸水溶液中，也将发生与上述原电池同样的反应第二章金属电化学腐蚀

3、原理§2.2电化学腐蚀原理2.2.1腐蚀原电池直接接触腐蚀与原电池的区别：锌溶解后所提供的剩余电子不是通过外电路，而是流入与它直接接触的铜，并在铜表面为溶液中的氢离子所吸收，氢气在铜表面形成并逸出。只要溶液中有氢离子存在，阴极反应就会继续进行，锌就会继续溶解。上述铜锌腐蚀电池铜电极和锌电极尺寸较大，肉眼可见，属于宏观腐蚀电池。但是，通常我们见到的，即使是一块金属，浸入腐蚀介质中，如一块工业用锌放入硫酸溶液中，也会发生溶解。原因：工业锌中含有铁杂质，杂质电位一般较锌的电位高，于是构成了锌为阳极，杂质为阴极的许许多

4、多微小的腐蚀电池。这种腐蚀电池称为微观腐蚀电池。第二章金属电化学腐蚀原理§2.2电化学腐蚀原理2.2.2腐蚀电池的电极过程金属电化学腐蚀由下列三个过程组成：（1）阳极过程，即金属溶解：M+n·ne→Mn++ne（2）电子从阳极区流入阴极区，（3）阴极过程，从阳极区来的电子被去极化剂(如酸性溶液中的氢离子或中性和碱性溶液中的溶解氧等)所吸收。氢离子的还原反应：H++e→HH+H→H2第二章金属电化学腐蚀原理§2.2电化学腐蚀原理2.2.2腐蚀电池的电极过程发生金属的电化学腐蚀必须具备三个条件：(1)金属表面上的不

5、同区域或不同金属在腐蚀介质中存在着电极电位差，(2)具有电极电位差的两电极处于短路状态，(3)金属两极都处于电解质溶液中。阳极：金属离子从阳极转入溶液，在阳极－溶液界面上发生氧化反应而释放电子；阴极：在溶液－电极界面上发生接受电子的还原反应。这两种反应除有分子、离子外，还有电子参加反应，故叫电化学反应第二章金属电化学腐蚀原理§2.3金属的电极电位2.3.1双电层理论金属在腐蚀介质中产生电化学腐蚀的基本条件之一是金属表面不同区域存在着电极电位差而形成腐蚀原电池，有腐蚀电流产生。原电池产生电流的机理可用双电层理论说

6、明：金属浸入电解质溶液中，其表面上的金属正离子由于受到极性水分子的吸引，发生水化作用，有进入溶液而形成离子的倾向，将电子留在金属表面。如果水化时所产生的水化能足以克服金属晶格中金属离子与电子间的引力，则金属离子脱离金属表面进入与金属表面相接触的溶液层中形成水化离子，金属晶格上的电子受水分子电子壳层同性电荷的排斥，不能进入溶液，仍然留在金属内。第二章金属电化学腐蚀原理§2.3金属的电极电位2.3.1双电层理论类型A：金属水化离子带正电，留在金属表面的电子带负电，由于正负电荷相互吸引，于是在与溶液接触的金属表面聚集

7、一定数量的电子，形成了负电层；在与金属接触的溶液层中聚集一定数量金属离子，形成了正电层。即在金属／溶液界面上形成了双电层。类型B：如果金属离子的键合能超过金属离子的水化能，则金属表面可能从溶液中吸附一部分正离子，结果在金属表面带正电，与金属表面相接触的液层带负电，形成了另一种双电层。由于双电层的形成，在金属和溶液的界面上产生了电位差第二章金属电化学腐蚀原理§2.3金属的电极电位2.3.1双电层理论金属电极电位的大小是由金属表面双电层的电荷密度(单位面积上的电荷数)决定的。金属表面的电荷密度与很多因素有关。首先它

8、取决于金属的性质。此外，金属表面状态、温度以及溶液中金属离子的浓度等都对金属的电极电位有影响。它们之间的关系可用能斯特方程式来表示:EM/Mn+—金属离子活度为时金属的平衡电极电位；E0M/Mn+—金属离子活度为1时金属的平衡电极电位(金属的标准电极电位)，R—气体常数；T—绝对温度；F—法拉第常数，n—参与反应的电子数，αMn+—溶液中的金属离子活度第二章金属电化学腐蚀原理§2.4电