电化学基本原理与应用-第8章

作者:德州传奇扑克下载 | 2020-08-10 11:58

  电化学基本原理与应用-第8章_其它_职业教育_教育专区。第8章 金属腐蚀与防护 第8章 金属腐蚀与防护 8.1 概述 8.2 腐蚀原电池 主 8.3 共轭体系与腐蚀电位 要 内 容 8.4 活化极化控制的腐蚀体系 8.5 析氢腐蚀与吸氧腐蚀

  第8章 金属腐蚀与防护 第8章 金属腐蚀与防护 8.1 概述 8.2 腐蚀原电池 主 8.3 共轭体系与腐蚀电位 要 内 容 8.4 活化极化控制的腐蚀体系 8.5 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 8.6 金属的阳极溶解过程 8.7 金属的钝化 8.8 常见的局部腐蚀 8.9 金属腐蚀的防护方法 8.1 概述 8.1.1 腐蚀与防护的重要性 8.1.2 金属的腐蚀过程 8.1.3 金属腐蚀的分类 8.1.4 金属腐蚀速度的表示方法 8.1.5 腐蚀科学的研究内容和任务 8.1.1 腐蚀与防护的重要性 腐蚀: 由于材料和它所处的环境发生反应而使 材料和它的性质发生恶化的现象。 由于物质与周围环境之间作用而产生的 损坏。 金属的腐蚀: 当金属与周围的介质接触时,由于发生 化学作用或电化学作用而引起金属的破坏。 8.1.1 腐蚀与防护的重要性 ? 金属腐蚀造成的损失:GNP的2~4% ? 1995年 约1500亿元; ? 2000年 约2800亿元; ? 除直接经济损失外,还有引发的安全问题以及 环境问题所造成的间接损失则无法准确估计。 ? 充分利用现有防护技术可减少1/3的损失。 ? 因此,进行材料腐蚀机理与防护技术的研究, 具有重要的经济意义与社会意义。 8.1.2 金属的腐蚀过程 金属矿物 金吸属收冶能炼量 纯金属 能 量 升 高 (氧化物、 硫化物等) 金释属放腐能蚀量 能量的差异是产生腐蚀反应的推动力,而腐 蚀过程就是释放能量的过程。伴随着腐蚀过 程的进行,将导致腐蚀体系自由能的减少, 故它是一个自发过程。 8.1.2 金属的腐蚀过程 金属的腐蚀过程总的可以表示为: 金属材料 + 腐蚀介质 → 腐蚀产物 至少包括以下三个基本过程: (1)腐蚀介质向界面迁移; (2)在相界面上进行反应; (3)腐蚀产物由相界面迁移到介质中去或 在金属表面形成覆盖膜。 8.1.3 金属腐蚀的分类 (1)根据腐蚀环境分类 化学介质腐蚀、大气腐蚀、土壤腐蚀、 海水腐蚀等。这种分类方法不严格,但可 按照金属所处的环境去认识腐蚀的规律。 8.1.3 金属腐蚀的分类 (2)根据腐蚀机理分类 ①化学腐蚀:单纯由于化学作用而引起的 腐蚀叫做化学腐蚀。如高温腐蚀和无导 电性的非水溶液中的腐蚀。 ②电化学腐蚀:金属与电解质溶液接触 时,由电化学作用而引起的腐蚀叫做电 化学腐蚀。金属在大气、土壤、海水中、 人体内以及绝大多数工业介质中的腐蚀 都是电化学腐蚀。 8.1.3 金属腐蚀的分类 电化学腐蚀的特点是形成腐蚀原电池。 在腐蚀原电池中,负极上进行氧化反应(金 属失去电子);正极上进行还原反应(腐蚀 性物质获得电子)。负极常叫做阳极,而正 极常称为阴极。 通常的腐蚀性物质是: H+(包括各种 酸),O2,CO2,H2S以及一些细菌 (SRB);H2O是一种载体,而Cl-是促进剂。 8.1.3 金属腐蚀的分类 还原反应 阴极 e 阳极 氧化反应 8.1.3 金属腐蚀的分类 (3)根据腐蚀的形态分类 ①均匀腐蚀: 腐蚀在整个金属表面进行,无论从 宏观还是微观上都无法区分阳极区与阴 极区。宏观上金属自溶解均匀进行。 8.1.3 金属腐蚀的分类 ②局部腐蚀: 腐蚀只集中于金属表面局部区域,其 它区域几乎不腐蚀。如不锈钢与铝合金在 含Cl-介质中发生的点蚀。 局部腐蚀的阴、阳极区可以分开,至 少在微观上可以区分。而且大多数都是阳 极区面积小,阴极区的面积相对很大。因 而金属局部区域的溶解速度远远大于全面 腐蚀的溶解速度。 8.1.4 金属腐蚀速度的表示方法 对于均匀腐蚀,通常可采用重量指标、深 度指标、电流指标,并以平均腐蚀速率的形式 表示。 (1)重量指标vg: 单位面积、单位时间内的重量损失(失重)。 vg = w0 ? w1 s×t 单位:克·米-2 ·小时-1 8.1.4 金属腐蚀速度的表示方法 (2)深度指标vL: 单位时间、单位面积的金属厚度的减少。 vL = vg × 24 × 365 1002 × ρ ×10 = vg × 8.76 ρ 单位:毫米/年 克/厘米3 我国部颁标准:vL≤0.076mm/a 8.1.4 金属腐蚀速度的表示方法 (3)电流指标ia: 金属电化学腐蚀过程的阳极电流密 度。可以用法拉第定律将电流指标和重 量指标联系起来。 ia = n A × vg × 26.8 ×10?4 单位:安培/厘米2 A:摩尔质量; n:离子电荷数; 8.1.5 腐蚀科学的研究内容和任务 (1)研究并确定材料在环境的物理、化学 作用下被破坏的普遍规律 腐蚀电化学、高温腐蚀、局部腐蚀等 (2)控制腐蚀的方法研究 电化学保护、缓蚀剂、覆盖层等 8.2 腐蚀原电池 8.2.1 腐蚀原电池中的进行过程 8.2.2 腐蚀原电池的特点 8.2.3 腐蚀原电池的类型 8.2.1 腐蚀原电池中的进行过程 金属在电解质介质中的腐蚀,是以电化 学腐蚀的机理进行的,即在金属表面形成了 腐蚀原电池。 腐蚀原电池是一种短路的原电池,其包 括以下三个基本过程:阳极过程、阴极过程、 电流流动。 8.2.1 原电池中的进行过程 腐蚀原电池中的三个过程 (1)阳极过程:金属的溶解,以金属离子的 形式进入介质,并将电子留在金属表面。 M → Mn+ + ne(2)阴极过程:从阳极流过来的电子被电解 质中能够吸收电子的氧化性物质(D)接 质收称,为通常“去为极O化2、剂H”+。。通常将这种氧化性物 D + ne- → [D·ne-] 8.2.1 原电池中的进行过程 (3)电流的流动:在金属内部(相当于短 接的导线)以电子为载体,电流由正极流 向负极,不考虑;电解质中以带电粒子为 载体,由阳极流向阴极(负极→正极), 构成一个电流回路。 以上三个过程中的任何一个过程受到抑 制,腐蚀过程都将受到抑制! 8.2.1 原电池中的进行过程


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