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金属腐蚀与防护 第5章 析氢腐蚀和吸氧腐蚀.ppt


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第五章析氢腐蚀和吸氧腐蚀
1 析氢腐蚀
发生析氢腐蚀的体系
能量条件:;Eea(Me/Men+) < Eec(H2/H+)
标准电位很负的活泼金属
大多数工程上使用的金属,如Fe
正电性金属一般不会发生析氢腐蚀。但是当溶液中含有络合剂(- ),使金属离子(如Cu2+、Ag+)的活度保持很低时,正电性金属(如Cu,Ag)也可能发生析氢腐蚀。
析氢腐蚀的典型例子—Fe在酸中的腐蚀
(1)在pH < 3的酸溶液中,阴极反应受活化极化
控制。
(2)在弱氧化性和非氧化性酸溶液中,在反应速
度不是很大时,阳极反应亦受活化极化控制。
(3)在大多数情况下,Fe在酸溶液中的腐蚀形态
是均匀腐蚀。
所以,Fe在酸溶液中的腐蚀可以当作均相腐蚀电
极处理,作为活化极化控制腐蚀体系的典型例子。
析氢腐蚀的阴极过程
●●H+ 还原反应的动力学特征
当过电位c很小时,c = Rf ic
当过电位c比较大时,c = a – b lgic
a值
a是ic= 1单位时的过电位c值。文献中常称为
氢过电位。金属电极材料的种类对析氢反应的a
值有重大影响。按| a |的大小可划分高氢过电位
金属(如Hg,Pb,Zn,Cd,| a |的数值很大),中
氢过电位金属(如Cu,Fe,Ni,| a |的数值不大),
低氢过电位金属(如Pt,Pd,| a |的数值很小)。
由a = b lg i0可知,a的数值反映了交换电流密度i0的大小。随着i0增大,| a |减小。
(2) b值
b称为Tafel斜率,与金属材料和溶液关系很小,
故各种金属表面上析氢反应的b值相差不大。
对单电子反应n = 1,取传递系数= ,在25C,可以
算出b=118mV (= ),这是一个典型的数值。
金属
溶液
a 伏
b 伏
i o(安培/厘米2)
各种金属上析氢反应的常数a(i=1安培/厘米2),
b及交换电流密度i o(根据Pymkuh)
腐蚀动力学
Pb
Hg
Cd
Zn
Cu
Ag
Fe
Ni
Pd
光亮Pt
1N H2SO4
1N H2SO4
H2SO4
1N H2SO4
2N H2SO4
1N Hcl
1N Hcl
KoH
1N Hcl
NaoH
-
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-










-15
-13
-12
-11
-7
6x10-9
-6
-6
8x10-5

氢离子还原反应的历程
氢原子在金属中的扩散
吸附在金属表面的氢原子能够渗入金属并在金属
内扩散,就有可能造成氢鼓泡,氢脆等损害,金
属表面吸附氢原子浓度愈大,则渗入金属的氢原
子愈多,氢损害的危害性愈大。因此,凡是在金
属表面发生析氢反应的场合,如金属在酸性溶液
中发生析氢腐蚀,金属的酸洗除锈,电镀,阴极
保护,都应当注意是否会造成氢损伤问题。
阳极过程
析氢腐蚀的控制类型
对于析氢腐蚀来说,根据它的特点可知:
●●析氢腐蚀可以按照均相腐蚀电极处理,因此欧姆电阻可以忽略,只需要比较阴极反应和阳极反应的阻力。
●●析氢腐蚀属于活化极化腐蚀体系,阴极反应和阳极反应都受活化极化控制。对于活化极化控制的电极反应,电极反应的阻力主要表现在交换电流密度的大小。因此,比较电极反应的阻力,只需比较交换电流密度就行了。
析氢腐蚀的三种控制类型
(1)阴极极化控制
如Zn在稀酸溶液中的腐蚀。因为Zn是高氢
过电位金属,析氢反应交换电流密度ic0很
小,而Zn的阳极溶解反应的交换电流密度
ia0较大,即ia0>> ic0,故为阴极极化控制。
其特点是腐蚀电位Ecor与阳极反应平衡电位
Eea靠近。对这种类型的腐蚀体系,在阴极
区析氢反应交换电流密度的大小将对腐蚀
速度产生很大影响。如下图。
200
160
120
80
40
0
析氢量(毫升)
2 4 6 8

时间(小时)
(根据Vondracek,Izak-krizko)
% As
1%cd
纯锌
1%Pb
1%Hg
%Sw
%Sb
%Fe
%
Cu

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  • 时间2018-03-21