2腐蚀电池

第二章腐蚀电池腐蚀电池的工作过程什么是腐蚀电池腐蚀电池的工作环节腐蚀电流腐蚀过程的产物形成腐蚀电池的原因腐蚀电池的形成原因腐蚀电池的种类腐蚀电池的观察腐蚀电池的极化极化现象极化曲线Evans极化图及其应用1.腐蚀电池的工作过程腐蚀电池:(点击查看)Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑定义：只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池。下一页腐蚀电池的特点：1.阳极反应都是金属的氧化反应，造成金属材料的破坏。2.反应最大限度的不可逆。3.阴、阳极短路，不对外做功。返回腐蚀电池的工作环节1.阳极反应通式：Me→Men++ne产物有二种：可溶性离子，如Fe-2e＝Fe2+不溶性固体，如2Fe+3H2O＝Fe2O3+6H++6e2.阴极反应常见的去极化剂（氧化剂）是H+和O22H++2e＝H2析氢腐蚀或氢去极化腐蚀O2+4H++4e＝2H2O（酸性溶液中）O2+2H2O+4e＝4OH-（中性或碱性溶液中）通式：D+me＝[D.me]3.电流回路金属部分：电子由阳极流向阴极溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移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。返回腐蚀电流阳极电流：ia腐蚀电流：icoria=icor在什么条件下成立？法拉第定律：corinFAV氧化或还原1摩尔的任何物质所需要的电量为nF。返回初生产物：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。★只有不溶性产物才能产生保护金属的作用。腐蚀过程的产物腐蚀电池的初生产物与次生产物[直立电极]NaCl溶液Zn—Cu电偶电池ZnCue水平电极Zn2+OH-Zn(OH)2。ZnCu返回形成腐蚀电池的原因金属方面□成分不均匀□组织结构不均匀□表面状态不均匀□应力和形变不均匀□“亚微观”不均匀环境方面◇金属离子浓度差异◇氧浓度的差异◇温度差异腐蚀电池形成原因举例铝钢(a)不同金属组合渗碳体铁(b)金属中含杂质新管道新管道（c)表面状态不同应力集中（d）应力及形变差异砂土粘土（e）氧浓度差异铜铜表面状态不同缝内Cu2+浓度比缝外高（f）金属离子浓度差异返回腐蚀电池的种类大电池（宏观腐蚀电池）：指阴极区和阳极区的尺寸较大，区分明显。★大电池的腐蚀形态是局部腐蚀，腐蚀破坏主要集中在阳极区。类型：1.电偶腐蚀电池2.氧浓差电池3.活态-钝态腐蚀电池微电池（微观腐蚀电池）：指阳极区和阴极区尺寸小，很难区分。★★微电池的阴、阳极位置不断变化，腐蚀形态是全面腐蚀；阴、阳极位置固定不变，腐蚀形态是局部腐蚀。返回盐水滴试验实验现象问题：阳极、阴极的部位？阳极反应、阴极反应是什么？用腐蚀电池的理论解释实验现象？蓝色：显示Fe2+(阳极区)红色：显示OH-（阴极区）棕色：铁锈[初始外观]3%NaCl+铁氰化钾+酚酞Fe盐水滴实验返回[其后外观]K开路时，i=0,Cu和Zn的电位分别为静止电位Eoc(Cu),Eoa(Zn)ZnCu测Zn电极电位的电路没画出来r参比电极V高阻电压表KA测量电偶腐蚀电池的极化曲线的装置Cu电位负移，Ec(Cu)-Ea(Zn)=iR,R=0,i达到imaxK闭路时，电流通，r减小，电路欧姆电阻R减小，电流i增大，Zn电位正移腐蚀电池的极化极化现象■原电池的极化电流接通后，电池电动势降低的现象叫电池的极化现象。对于化学电源，极化现象是有害的，需要采取措施。阳极极化和阴极极化阳极极化：电位偏离初始电位正移。阴极极化：电位偏离初始电位负移。★腐蚀电池的极化包括阳极极化和阴极极化，不过两者的极化程度不相同。过电位eEE0eaaaEE0ecccEE◆极化值极化程度的大小用极化值表示，记为△E。△E=E-E0返回极化曲线极化曲线的绘制极化曲线的形状与电极的面积有关，面积改变，极化曲线的形状也改变。Sa=Sc极化曲线的形状与电极面积无关，只取决于阳极反应和阴极反应的特征。Sa=ScK开路时，i=0,Cu和Zn的电位分别为静止电位Eoc(Cu),Eoa(Zn)ZnCu测Zn电极电位的电路没画出来r参比电极V高阻电压表KA测量电偶腐蚀电池的极化曲线的装置Cu电位负移，Ec(Cu)-Ea(Zn)=iR,R=0,i达到imaxK闭路时，电流通，r减小，电路欧姆电阻R减小，电流i增大，Zn电位正移用上图装置测量的极化曲线（Zn和Cu面积相等）欧姆电阻压降iREEoc（cu）Ec（cu）Ea（Zn）Eoa（Zn）iimax返回Evans极化图及其应用Evans极化图EoaIcorIEEocEcorEvans(1889-1962)英国科学家Evans是世界最著名的腐蚀专家，大气腐蚀理论创始人，防腐包装技术的奠基者。从事金属保护及金属电化学研究工作。1923年Evans首先提出金属的大气腐蚀理论，并阐述了金属腐蚀的电化学特征，特别强调了水蒸气的影响。Evans极化图的数学表达式IcorIcorEoaEaIcorEaEcIcorEcEocEoaEoc)(IcorEcEocIcorEoaEa是阳极极化曲线的斜率，叫阳极极化率，记为Pa，表示阳极反应的阻力。是阴极极化曲线的斜率的绝对值，叫阴极极化率，记为Pc，表示阴极反应的阻力。RPcPaEoaEocIcorEvans极化图的本质特征：用极化曲线的斜率来表示腐蚀电池工作的阻力，电极反应的阻力越大，极化曲线的斜率就越大。IcorEaEc是电路的欧姆电阻R，在腐蚀电池中，主要是溶液电阻Rs。（a）阳极初始电位负移(b)阴极初始电位正移(b)阴极极化率大（d）阳极极化率增大（e）初始电位差和阴~阳极（f）溶液欧姆电阻大极化率共同影响EEoaIcorIcorEEocIEIcorIPaIcorIII`CorEEEReIcorIcorI用Evans极化图表示各种因素对腐蚀电流的影响Pc用Evans极化图表示腐蚀电池的控制类型RPaPcRCrRPaPcPaCaRPaPcPcCc,,(3)欧姆电阻控制：RPa,Pc(2)阳极极化控制：PaPc,R可以忽略(1)阴极极化控制：PcPa,R可以忽略