金属腐蚀理论及其控制.ppt

第五章析氢腐蚀和吸氧腐蚀
析氢腐蚀
发生析氢腐蚀的体系
析氢腐蚀的阴极过程
阳极过程
析氢腐蚀的控制类型
析氢腐蚀的影响因素
讨论
吸氧腐蚀
发生吸氧腐蚀的体系
阴极过程
吸氧腐蚀体系
吸氧腐蚀的影响因素
讨论
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时,正电性金属(如Cu,Ag)也可能发生析氢腐蚀。
典型例子—Fe在酸中的腐蚀
(1)pH < 3时,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)Fe在酸溶液中的腐蚀形态,一般是均匀腐蚀。
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
c很小时,c = Rf ic
c较大时,c = a – b lgic
(1) 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。
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(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。
b=118mV (= ),这是一个典型的数值。
对单电子反应n = 1,取传递系数= ,在25C,可以算出b=118mv。
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
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-










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

Hg
Pt
Ag
Cd
Ni
Fe
Co
Cu
Zn
腐蚀动力学
某些电极反应的交换电流密度(室温)
电极材料
电极反应
溶液
io(安培/厘米2)
H++e=1/2H2
H++e=1/2H2
Ag++e=Ag
1/2Cd2++e=1/2Cd
1/2Ni2++e=1/2Ni
1/2Fe2+e=1/2Fe
1/2Co2+e=1/2Co
1/2Cu2++e=1/2Cu
1/2Zn2+e=1/2Zu


100g/lAgNo3
160g/lCdSO4





5x10-13
10-3
-2
-2
2x10-9
10-8
8x10-7
2x10-5
2x10-5
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,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,都应当注意是否会造成氢损伤问题。
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