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什么叫腐蝕
2012-11-07 09:04:45 來源:HCAO什么是電化學腐蝕?
金屬材料與電解質溶液接觸,通過電極反應產(chǎn)生的腐蝕。電化學腐蝕反應是一種氧化還原反應。在反應中,金屬失去電子而被氧化,其反應過程稱為陽極反應過程,反應產(chǎn)物是進入介質中的金屬離子或覆蓋在金屬表面上的金屬氧化物(或金屬難溶鹽);介質中的物質從金屬表面獲得電子而被還原,其反應過程稱為陰極反應過程。在陰極反應過程中,獲得電子而被還原的物質習慣上稱為去極化劑。
在均勻腐蝕時,金屬表面上各處進行陽極反應和陰極反應的概率沒有顯著差別,進行兩種反應的表面位置不斷地隨機變動。如果金屬表面有某些區(qū)域主要進行陽極反應,其余表面區(qū)域主要進行陰極反應,則稱前者為陽極區(qū),后者為陰極區(qū),陽極區(qū)和陰極區(qū)組成了腐蝕電池。直接造成金屬材料破壞的是陽極反應,故常采用外接電源或用導線將被保護金屬與另一塊電極電位較低的金屬相聯(lián)接,以使腐蝕發(fā)生在電位較低的金屬上。
什么是海洋環(huán)境腐蝕?
金屬構件在海洋環(huán)境中發(fā)生的腐蝕。海洋環(huán)境是一種復雜的腐蝕環(huán)境。在這種環(huán)境中,海水本身是一種強的腐蝕介質,同時波、浪、潮、流又對金屬構件產(chǎn)生低頻往復應力和沖擊,加上海洋微生物、附著生物及它們的代謝產(chǎn)物等都對腐蝕過程產(chǎn)生直接或間接的加速作用。海洋腐蝕主要是局部腐蝕,即從構件表面開始,在很小區(qū)域內發(fā)生的腐蝕,如電偶腐蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕等。此外,還有低頻腐蝕疲勞、應力腐蝕及微生物腐蝕等 。通常 ,金屬構件在海洋飛濺區(qū)(指風浪、潮汐等激起的海浪、飛沫濺散到的區(qū)域)的全面腐蝕速率最高。
什么是犧牲陽極保護?
犧牲陽極保護法是用電極電勢比被保護金屬更低的金屬或合金做陽極,固定在被保護金屬上,形成腐蝕電池,被保護金屬作為陰極而得到保護。犧牲陽極一般常用的材料有鋁、鋅及其合金。此法常用于保護海輪外殼,海水中的各種金屬設備、構件和防止巨型設備(如貯油罐)以及石油管路的腐蝕。
什么是電偶腐蝕?
當兩種具有不同電極電位的金屬或合金互相接觸,并處于電解質溶液之中時,電極電位較負的金屬不斷腐蝕,而電極電位較正的金屬卻得到了保護,這種腐蝕稱為電偶腐蝕。
1、 金屬腐蝕的定義 當金屬與周圍介質接觸時,由于發(fā)生化學作用或電化學而引起的破壞叫做金屬的腐蝕。
2、化學腐蝕 單純由化學作用而引起的腐蝕叫做化學腐蝕
12.13 金屬的電化學腐蝕與防腐
金屬在高溫的氣氛中或與非導電的有機介質接觸時,發(fā)生純化學作用或在潮濕的環(huán)境中發(fā)生電化學作用變?yōu)榻饘倩衔锒獾狡茐牡默F(xiàn)象叫做金屬的腐蝕。前者叫化學腐蝕,后者叫電化學腐蝕。
1.電化學腐蝕的機理
電化學腐蝕,實際上是由大量的微小的電池構成的微電池群自發(fā)放電的結果。圖12-14(a)是由不同金屬(如Fe與Cu接觸)構成的微電池,圖12-14(b)是金屬與其自身中的雜質(如Zn中含雜質Fe)構成的微電池。當它們的表面與溶液接觸時,就會發(fā)生原電池反應,導致金屬被氧化而腐蝕。產(chǎn)生電化學腐蝕的微電池稱為腐蝕電池。
微電池[圖12-14(a)]反應為:
陽極過程:FeFe2++2e-
陰極過程:在陰極Cu上可能有下列兩種反應:
(i) 2H++2 e-→H2↑
(ii) O2+4H++4e-H2O
若陰極反應為(i), 則電池反應為 Fe+2H+→Fe2++H2
若陰極反應為(ii),則電池反應為 Fe+1/2O2+2H+→Fe2++H2O
利用Nernst方程,可算得25℃時酸性溶液中上述二電池反應的EMF,1,EMF,2均為正值,表明電池反應是自發(fā)的,且EMF,1>EMF,2,說明有氧存在時,腐蝕更為嚴重。通常把反應(i)叫析H2腐蝕,反應(ii)叫吸O2腐蝕。
2.腐蝕電流與腐蝕速率
金屬的電化學腐蝕是自發(fā)的不可逆過程,過程進行的主要規(guī)律受電化學反應動力學支配。當微電池中有電流通過時,陰極和陽極分別發(fā)生極化作用,如圖12-15(Evans圖)所示。由于腐蝕電池的外電阻為零(兩電極金屬直接接觸),溶液內阻很小,因而腐蝕金屬的表面是等電勢的,流經(jīng)電池的電流等于S點處的電流I(腐蝕),稱為腐蝕電流,相應的電極勢ZFΔf(腐蝕)叫做腐蝕電勢。腐蝕電流反映腐蝕速率大小,增加極化程度可減小I(腐蝕),從而降低腐蝕速率,減少金屬腐蝕。
3.金屬的防腐
金屬的腐蝕是一個嚴重的問題,每年都有大量的金屬遭到不同程度的腐蝕,使得機器、設備、輪船、車輛等金屬制品的使用壽命大大縮短。常用的金屬防腐方法有:
①非金屬保護層
使用某些非金屬材料如油漆、搪瓷、陶瓷、玻璃、瀝清、以及高分子材料涂在被保護的金屬表面上構成一個保護層,使金屬與腐蝕介質隔開,起保護作用。
②金屬保護層
在被保護的金屬上鍍另一種金屬或合金。例如在黑色金屬上可鍍鋅、錫、銅、鉻、鎳等。在銅制品上可鍍鎳、銀、金等。
金屬的保護層分為兩種,即陽極保護層和陰極保護層。屬于前一種的是鍍上去的金屬比被保護的金屬具有較負的電極勢。例如將鋅鍍于鐵上(鋅為陽極、鐵為陰極),后者是鍍上去的金屬有較正的電極勢,如把錫鍍在鐵上(此時錫為陰極、鐵為陽極)。當保護層完整時,上述兩類保護層沒有原則性區(qū)別。但當保護層受到損壞而變得不完整時,情況就不同了。陰極保護層失去了保護作用,它和被保護的金屬形成了原電池,由于被保護的金屬是陽極,因為陽極要氧化,所以保護層的存在反而加速了腐蝕。但陽極保護層則不然,即使保護層被破壞,由于被保護的金屬是陰極,所以受腐蝕的是保護層本身,而被保護的金屬則不受腐蝕。
③金屬的鈍化
鐵易溶于稀硝酸,但不溶于濃硝酸。把鐵預先放在濃硝酸中浸過后,即使再把它放在稀硝酸中,其腐蝕速率也比原來未處理前有顯著的下降甚至不溶解。這種現(xiàn)象叫做化學鈍化。
④電化保護
(i)犧性陽極保護法:將電極勢比被保護的金屬的電極勢更低的金屬兩者連接起來,構成原電池。電勢低的金屬為陽極而保護了被保護金屬。例如在海上航行的輪船船體常鑲上鋅塊,在海水中形成原電池,以保護船體。
(ii)陰極電保護:利用外加直流電,負極接在被保護金屬上成為陰極,正極接廢鋼。例如一些裝酸性溶液的管道常用這種方法。
(iii)陽極電保護法:把直流電的電源正極連接在被保護的金屬上,使被保護的金屬進行陽極極化,電極電勢向正的方向移動,使金屬“鈍化”而得保護。
(iv)緩蝕劑的防腐作用
許多有機化合物,如胺類、吡啶、喹啉、硫脲等能被金屬表面所吸附,可以使陽極或陰極更加極化,大大降低陽極或陰極的反應速率,緩解金屬的腐蝕,這些物質叫做緩蝕劑。圖12-16(a)及(b)分別為加入陰極和陽極緩蝕劑時,降低腐蝕速率的示意圖。
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