材料腐蚀与防护第三章3精选课件.ppt
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- 材料 腐蚀 防护 第三 精选 课件
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1、第三章 金属的电化学腐蚀3.1 腐蚀原电池3.2 电极与电极电位3.3 极化3.4 去极化3.5 腐蚀极化图3.6 金属的钝化第三章 金属的电化学腐蚀3.7 塔菲尔关系3.8 能斯特方程3.9 本章主要概念3.10 本章主要内容3.5 腐蚀极化图一、伊文思(Evans)极化图二、腐蚀电流三、腐蚀控制因素3.5 腐蚀极化图伊文思(Evans)极化图不考虑电位随电流变化细节,将两个电极反应所对应的阴极、阳极极化曲线简化成直线画在一张图上,这种简化了的图称为伊文思极化图3.5 腐蚀极化图伊文思(Evans)极化图在一个均相的腐蚀电极上,如果只进行两个电极反应,则金属阳极溶解的电流强度一定等于阴极还原
2、反应的电流强度在实验室里,一般用外加电流测定阴、阳极极化曲线来绘制伊文思极化图3.5 腐蚀极化图伊文思(Evans)腐蚀图AB阳极极化曲线 BC阴极极化曲线 OG欧姆电位降 CH欧姆、阴极极化总线阳极极化率Pa=tg 阴极极化率Pc=tg3.5 腐蚀极化图伊文思(Evans)腐蚀图考虑欧姆压降,腐蚀电流为I,阳极极化的电位降:Ea=E a E0a=I tg=I Pa 阴极极化的电位降:Ec=E c E0c=I tg=I Pc 欧姆压降:Er=I R 腐蚀电池总压降:E0c-E0a=I(Pa+Pc+R)腐蚀电流:3.5 腐蚀极化图腐蚀控制因素1)初始电位差与腐蚀电流的关系2)极化率与腐蚀电流的关
3、系3)氢过电位与腐蚀速度的关系阴极析氢过电位:阴极电极材料 表面状态 不同金属表面上氢过电位不同。3.5 腐蚀极化图腐蚀控制因素1)虽然锌的氢过电位比较铁的电位负,但由于氢过电位高,锌在还原性酸溶液中的腐蚀速度反而比铁小;2)如果在溶液中加入少量的Pt盐,由于氢在析出的铂上的过电位比锌、铁 都低,所以铁和锌的腐蚀速度都明显增加。3.6 金属的钝化钝化现象1)实际情况中,一些较活泼的金属在某些特定的环境介质中,都具有较好的耐蚀性。2)Fe在不同浓度的硝酸中的腐蚀 w 40:硝酸浓度上升,腐蚀速率突然 急剧降低钝化 w80:腐蚀速率又增加,过钝化3.6 金属的钝化钝化现象1)金属或合金在某种条件下
4、,由活化态转为钝态的过程称为钝化。金属(合金)钝化后所具有的耐蚀性称为钝性。2)钝化的实际意义 可利用钝化现象提高金属或合金的耐蚀性。如人们向铁中加入Cr、Ni、Al制成不锈钢、耐热钢 在有些情况下又希望避免钝化现象的出现。如电镀时阳极的钝化常带来有害的后果,它使电极活性降低,从而降低了电镀效率等。3.6 金属的钝化钝化原因(1)化学因素:钝化剂 强氧化剂(硝酸、高锰酸钾、铬酸盐、氯酸盐等)非氧化介质(Mg在HF中、Mo、Nb在HCl中)溶液和大气中的氧(2)电化学因素 采用外加阳极电流的方法,使金属由活性状态变为钝态的现象3.6 金属的钝化钝化曲线的几种类型(1)活化 钝化过渡区 单一电流峰
5、(Fe在稀H2SO4)多个电流峰(2)钝化区 稳态阳极电流是不随电位而变化 不同电位区间,其钝化程度不同。Co表现出逐级钝化的情况 少数金属,如Ni,钝态电流密度是随电位增加而增加的3.6 金属的钝化钝化曲线的几种类型(3)过 钝化过渡区 电位达到或超过钝化电位时,阳极溶解电流又突然随电位升高而增加,金属表面经受全面腐蚀 当电位进一步升高,过钝化电流达到某一极限值时,过钝化电流对金属表面具有抛光作用。有两种过钝化模式,一种,如Cr,钝化溶解产物是高价离子形式;另一种,如Fe,过钝化溶解和钝化区溶解的离子一样。当溶液中存在对钝化膜有破坏作用的阴离子时,且电位达到某一临界电位(孔蚀电位),则金属发
6、生孔蚀。3.6 金属的钝化钝化曲线的几种类型3.6 金属的钝化钝化膜的性质多数钝化膜是由金属氧化物组成的。在一定条件下,铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐及难溶的硫酸盐和氯化物也能构成成相膜。钝化膜与溶液的PH值、电极电位及阴离子性质,浓度有关。如果把已钝化的金属,通阴极电流进行活化处理,测量活化过程中电位随时间的变化,可得到阴极充电曲线。3.6 金属的钝化钝化膜的性质曲线上出现了电位变化很缓慢的平台,这表明还原钝化膜需要消耗一定的电量。研究发现,某些金属(Cd、Ag、Pb等)的活化电位不仅与致钝电位很相近,还和使金属钝化的氧化物的平衡电位很相近。这说明钝化膜的生成与消失是在近于可逆条件下进行的。佛莱德发
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