理学析氢腐蚀和吸氧腐蚀.pptx
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1、金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院1 电化学腐蚀的阴极过程电化学腐蚀的阴极过程 去去极极化化剂剂还还原原的的阴阴极极过过程程与与金金属属氧氧化化的的阳阳极极过过程程共共同同组组成成整整个个腐腐蚀蚀过过程程。显显然然,如如果果没没有有阴阴极极过过程程,阳阳极极过过程程就就不不会会发发生生,金金属属就就不不会会腐腐蚀蚀。换换言言之之,金金属属腐腐蚀蚀的的阳阳极极过过程程与与阴阴极极过过程程相相互互依依存,缺一不可存,缺一不可。原原则则上上,所所有有能能吸吸收收金金属属中中的的电电子子的的还还原原反反应,都可以构成金属电化学腐蚀的阴极过程
2、。应,都可以构成金属电化学腐蚀的阴极过程。金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院2一般的说,在不同条件下金属腐蚀的阴极过程可以一般的说,在不同条件下金属腐蚀的阴极过程可以有以下几种类型:有以下几种类型:1.溶液中的阳离子的还原,例如溶液中的阳离子的还原,例如2.溶液中的阴离子的还原,例如溶液中的阴离子的还原,例如3.溶液中的中性分子的还原,例如溶液中的中性分子的还原,例如4.不溶性产物的还原,例如不溶性产物的还原,例如5.溶液中的有机化合物的还原,例如溶液中的有机化合物的还原,例如金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学
3、年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院3析氢腐蚀析氢腐蚀金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院4金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院5发生氢去极化腐蚀的前提条件是金属的电极电位发生氢去极化腐蚀的前提条件是金属的电极电位比析氢反应的电极电位更负。比析氢反应的电极电位更负。金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院6金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院7金属腐蚀与防护
4、(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院8金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院9一般认为在酸性溶液中,氢去极化过程是按下列步骤一般认为在酸性溶液中,氢去极化过程是按下列步骤进行的:进行的:1、H+H2O(溶液)(溶液)H+H2O(电极)(电极)H+H2OH+H2O2、H+M(e)MH3、MH+MHH2+2M或电化学脱附或电化学脱附MH+H+M(e)H2+2MM电极电极MH吸附在电极表面的氢原子吸附在电极表面的氢原子4、氢分子形成气泡析出、氢分子形成气泡析出在这些步骤中,如果有一个步骤进行较慢,
5、就会影响到其它在这些步骤中,如果有一个步骤进行较慢,就会影响到其它步骤的顺利进行,而使整个氢去极化过程受阻,导致电极步骤的顺利进行,而使整个氢去极化过程受阻,导致电极电位向负方向移动,产生一定的过电位。电位向负方向移动,产生一定的过电位。金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院10在碱性溶液中,在电极上还原的不是氢离子,而是水分子,在碱性溶液中,在电极上还原的不是氢离子,而是水分子,析氢的阴极过程按下列步骤进行:析氢的阴极过程按下列步骤进行:1.水分子到达电极与氢氧离子离开电极水分子到达电极与氢氧离子离开电极 2.水分子电离及氢离子还原生
6、成吸附在电极表面的氢原子水分子电离及氢离子还原生成吸附在电极表面的氢原子 H2O H+OH-H+M(e)MH3.吸附氢原子的复合脱附吸附氢原子的复合脱附 MH+MHH2+2M 或电化学脱附或电化学脱附 MH+H+M(e)H2+2M 4、氢分子形成气泡析出、氢分子形成气泡析出 金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院11氢去极化的阴极极化曲线与氢过电位氢去极化的阴极极化曲线与氢过电位由于缓慢步骤形成的阻力,在氢电极的平衡电位由于缓慢步骤形成的阻力,在氢电极的平衡电位下将不能发生析氢过程,只有克服了这一阻力才下将不能发生析氢过程,只有克服了这
7、一阻力才能进行氢的析出。能进行氢的析出。因此氢的析出电位要比氢电极的平衡电位更负一因此氢的析出电位要比氢电极的平衡电位更负一些,两者间差值的绝对值称为氢过电位。些,两者间差值的绝对值称为氢过电位。金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院12图是典型的氢去极化的阴极极化曲线,是在没有图是典型的氢去极化的阴极极化曲线,是在没有任何其它氧化剂存在,氢离子作为唯一的去极化任何其它氧化剂存在,氢离子作为唯一的去极化剂的情况下绘制而成的。剂的情况下绘制而成的。金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术
8、学院13在平衡电位在平衡电位E0,H时,阴极电时,阴极电密为密为0。当有阴极电流通过。当有阴极电流通过时,析时,析H2过程中的某步受过程中的某步受阻,产生阴极极化,阴极阻,产生阴极极化,阴极电位变负。在一定电密下,电位变负。在一定电密下,氢的电位变负到一定值时,氢的电位变负到一定值时,就会有就会有H2析出。析出。H=EH-EO,HH越大,析越大,析H2电位就越接近阳极电位,腐蚀电池电位电位就越接近阳极电位,腐蚀电池电位差减小,腐蚀过程减缓。差减小,腐蚀过程减缓。金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院14金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2
9、009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院15金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院16金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院17根据根据a值的大小,可将金属材料分为三类:值的大小,可将金属材料分为三类:1.高氢过电位金属,主要有铅、铊、汞、镉、锌、高氢过电位金属,主要有铅、铊、汞、镉、锌、镓、锡等,镓、锡等,a值在值在1.01.5伏;伏;2.中氢过电位金属,主要有铁、钴、镍、铜、钨、中氢过电位金属,主要有铁、钴、镍、铜、钨、金等,金等,a值在值在0.50.7
10、伏;伏;3.低氢过电位金属,主要是铂和钯等铂族金属,低氢过电位金属,主要是铂和钯等铂族金属,a值在值在0.10.3伏。伏。电极材料对过电位的影响电极材料对过电位的影响金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院18腐蚀速度快腐蚀速度快金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院19金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院20金属腐蚀与防护(金属腐蚀与防护(2009-2010学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院21 Zn在酸中的
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