11 2-1 腐蚀电池.ppt

第1页：腐蚀电池一节的小节目录

• 1.原电池(Cell)
• 2.腐蚀电池(CorrosionCell)
• 3.腐蚀电池的电化学历程(ElectrochemistryProcessofCorrosionCell)
• 4.电化学腐蚀的次生过程(SecondaryProcessofElectrochemistryCorrosion)
• 5.腐蚀电池的类型(TypeofCorrosionCell)

第2页：原电池的电化学过程

原电池的电化学过程是由阳极的氧化过程、阴极的还原过程、离子的迁移、电子流动过程组成，整个电池体系形成一个回路。

电池中离子的迁移和电子的流动，其动力是电池电动势。金属发生电化学腐蚀的难易，在热力学上取决于腐蚀原电池的电动势。

第3页：腐蚀电池的定义与特征

只导致金属材料破坏而不能对外界作有用功的短路原电池称为腐蚀电池。

例如，碳钢在不含O2的稀HCl中有气泡析出，同时铁被腐蚀。As 。其电池反应为：Fe+2H+→Fe2++H2阳极反应：Fe→Fe2++2e阴极反应：2H++2e→H2而且，阳、阴极反应速度相等。碳钢在含O2稀HCl中，铁发生腐蚀：阳极反应：Fe→Fe2++2e阴极反应：2H++2e→H2O2+4H++4e→2H2O不管有几个阳极反应或阴极反应在进行，腐蚀时总的氧化速度等于总的还原速度。

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第5页：腐蚀电池包括四部分

• 腐蚀电池包括四部分：阳极、阴极、电解质溶液和连接阴、阳极的导体。阳极过程：金属以离子形式进入溶液，并把当量电子留在金属上：[Mn+
• ne] →Mn++ne阴极过程：腐蚀剂在阴极还原，阳极溶解失去的电子流入阴极，阴极表面溶液中的氧化性物质接受电子还原：D +ne→ [D
• ne]Depolariser:去极化剂。

第6页：最常见的阴极去极化剂是溶解O2和H＋

最常见的阴极去极化剂是溶解O2和H＋，氧的还原反应为：O2+4H＋+4e→2H2O（酸性溶液中）O2+ 2H2O+4e→4OH-（碱性或中性溶液中）电流流动：在金属中靠电子从阳极流向阴极。

在溶液中靠离子迁移。在阳、阴极区界面上分别发生氧化还原反应，实现电子的传递。从金属腐蚀历程也可看出化学腐蚀与电化学腐蚀的区别， 。

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第9页：腐蚀过程中

• 腐蚀过程中，阳极和阴极反应的直接产物称为一次产物(Primary Product)。一次产物在浓差作用下扩散和迁移，当阴、阳极产物相遇时，可能生成难溶的金属氢氧化物，称为二次产物或次生产物(SecondaryProduct)。pH＞5.5时，钢铁在水溶液中的腐蚀：Fe2++2OH-→Fe(OH)2↓pH＞5.2时，锌在水溶液中的腐蚀：Zn2++2OH-→Zn(OH)2↓若金属有更高价态时，则腐蚀产物可能被进一步氧化。4 Fe(OH)2+O2+2H2O→4 Fe(OH)34 Fe(OH)2+O2→2Fe2O3
• H2O+2H2O产物脱水后即为铁锈。

第10页：宏腐蚀电池

5.1宏腐蚀电池(LargeCorrosionCell)5.2微腐蚀电池( Micro Corrosion Cell)(1)异金属接触电池（Bimetallic Cell）(2)浓差电池(Concentration Cell)(3)温差腐蚀电池(The Difference in TemperatureCorrosion Cell)(1)金属表面化学成分的不均匀性引起微电池(2)金属组织不均匀性构成的微电池(3)金属物理状态的不均匀性引起的微电池(4)金属表面膜的不完整引起的微电池。

第11页：宏腐蚀电池与微腐蚀电池

不同金属在不同的电解质溶液中，当电解液连通且两种金属短路时，即构成宏腐蚀电池。

不同金属在同一电解质溶液中相接触，即金属材料不同，腐蚀介质相同，两种不同金属或合金电极构成宏腐蚀电池，称为电偶腐蚀（双金属腐蚀）。

第12页：浓差腐蚀电池

同一种金属浸入不同浓度的电解质溶液中，或者虽在同一电解质溶液中但局部浓度不同，都可形成浓差腐蚀电池。

氧浓差电池(Oxygen Concentration Cell)是引起缝隙腐蚀、沉积物腐蚀和丝状腐蚀的主要原因。氧不易到达处含氧量低，金属的电位比含氧量高处的电位低，因而为阳极，遭到腐蚀。O2+4e+2H2O=4OH-。

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第14页：温差腐蚀电池

金属与不同温度的同一腐蚀介质接触时，由于温度不同形成温差电池。

这常发生在热交换器和锅炉设备中。如碳钢热交换器热端腐蚀，铜则相反。 (c)在实际腐蚀过程中往往各种电池是联合作用的，如温差电池常与浓差电池联合起作用。

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第16页：杂质引起的微电池

工业金属常含各种杂质，当它们与电解液接触时，表面上的杂质会以微电极的形式与基体金属构成许多短路的微电池。

若杂质作为阴极时，它将加速基体金属的腐蚀。如碳钢中的Fe3C。

第17页：金相组织不均引起的微电池

金属或合金内部不同的金相组织结构区域的电极电位一般是不同的。

在电解质溶液中，晶粒是阴极而晶界成为阳极，发生腐蚀。金属的不同晶面在电解质溶液中具有不同电位，它们腐蚀速度也不同。金属内的短路微电池，是引起金属晶间腐蚀、选择性腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂和石墨化腐蚀的重要原因。

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第20页：13Cr不锈钢局部腐蚀形貌

13Cr SS localized corrosion

本页以课件插图为主，文字为图注内容，细节建议对照原图查看。

第21页：形变与应力不均引起的微电池

在金属制造和机械加工过程中，由于金属各部分形变或应力的不均匀性，都可引起局部微电池。

变形较大的部分或受力较大的部分为阳极，如凝汽器黄铜管的腐蚀开裂等都是与应力和变形有关的。

第22页：表面膜不完整引起的微电池

金属表面膜，通常指钝化膜或涂层等，若表面膜不致密而有孔隙，则孔隙下金属的电位比表面膜的电位负，孔隙处为阳极，遭到腐蚀。

不锈钢在含Cl-的介质中，由于Cl-对钝化膜的破坏作用，膜的薄弱处易发生点蚀。应该指出，微电池的存在并不是金属发生电化学腐蚀的充分条件，要发生电化学腐蚀，溶液中还必须存在着可使金属氧化的物质，它与金属构成了热力学不稳定体系。微电池的存在和分布，可影响电化学腐蚀的速度和分布形态。但如果溶液中无合适的氧化性物质作为阴极去极化剂，即使存在微电池，电化学腐蚀过程也不能进行下去。