文档介绍：第2章材料腐蚀的电化学理论基础 1 一、腐蚀的电极过程 1、金属电化学腐蚀的电极过程?金属的腐蚀实质是金属和介质发生氧化还原反应。?金属的化学腐蚀是由环境介质中的氧化剂与金属表面原子碰撞、化合的作用结果。?金属的电化学腐蚀是由金属物质与环境介质单独释放和吸收电子共同作用的结果。?金属在自然环境和生产领域内所发生的腐蚀就其机理大多属于电化学腐蚀。 腐蚀原电池 2 ?实验 1:将锌片和铜片放入盛有 HCl 的玻璃容器中, 互不接触,可以观察到在锌片上有许多气泡冒出,而铜片上没有气泡。?两反应在金属锌表面上同时发生,且等速同时完成,保持着电荷守恒,构成腐蚀电池。 2 2 22H2 2H : )阴极反应(还原) 2( 2 Zn Zn : )阳极反应(氧化) 1( H ZnCl 2HCl Zn 反应方程式为: ?????????e e3 ?实验 2 :将锌片和铜片放入盛有 HCl 的玻璃容器中接触, 可以观察到在铜片上有许多气泡冒出,而锌片表面的气泡相对减少,但有黑色物质从锌片表面析出。 2 2H2 2H : )阴极反应 2( 2 Zn Zn : )阳极反应 1(??????e e ?电子通过锌与铜内部直接传递,没有经过导线,是一个短路的腐蚀原电池。 4 ?实验 3 :把大小相等的锌片和铜片同时放入盛有稀硫酸的玻璃容器中,并用导线通过毫安表联接起来。可以观察到毫安表的指针立即偏转,表明有电流通过,同时铜片上有气泡冒出。 2 2H2 2H : )阴极反应 2( 2 Zn Zn : )阳极反应 1(??????e e ?电子通过锌与铜之间的导线传递,构成一个腐蚀原电池。 5 ?最常见的原电池是由中心碳棒(正电极),外围锌皮(负电极)及两极间的电解质溶液(如 NH 4Cl )所组成的。当外电路接通,灯泡即通电发光。 6 化学能电能正极——电位高——阴极负极——电位低——阳极?电化学腐蚀过程由以下三个环节构成: 1)阳极过程阳极是指在腐蚀原电池中发生氧化反应的电极。腐蚀电池工作时,阳极上金属材料溶解,以离子形式进入溶液, 把电子留在阳极上,用以下通式表示: 2)电子的流动电子从阳极流向阴极,形成回路。 3)阴极过程阴极是指在腐蚀原电池中发生还原反应的电极。溶液中吸收电子的氧化性物质在电极上被材料中的电子还原。用以下通式表示: ?腐蚀电池的三个过程是相互联系的,缺一不可。 7 2、电化学腐蚀的次生过程?阴极反应除了析氢反应外,还有吸氧反应、金属离子的还原反应、金属沉积反应。?形成次生产物的过程为次生反应。 285 --22 2 -2 - 22 Cl (OH) Zn 2Cl OH 6 4Zn Zn(OH) Zn(OH) 2OH Zn OH 2 2e OHO2 1??????????? 8 二、宏观电池和微观电池根据构成腐蚀电池的阴极和阳极尺寸大小,可将腐蚀电池分为两大类: 1、宏观腐蚀电池(宏电池) 阳极和阴极电极尺寸相对较大,宏观上单独的电极肉眼可见,阴极区和阳极区长时间保持稳定,会产生明显的局部腐蚀。 2、微观腐蚀电池(微电池) 阳极和阴极尺寸微小,宏观上单独的电极不可见,肉眼难于辨出电极的极性,但确实存在氧化还原反应过程的腐蚀原电池。 9 典型的宏观电池: 1)异种金属构成的腐蚀电池?异种金属浸于不同的电解质溶液中,如丹尼尔电池。 Cu 2 Cu : 阴极反应为阴极 Cu 2 Zn Zn : 阳极反应为阳极 Zn 2 2??????e e 10