第三章1极化与腐蚀速率

极化与腐蚀速率

第3章 极化与混合电位理论 腐蚀动力学) (腐蚀动力学)3.1 电极的极化现象(自学) 电极的极化现象(自学) 3.2 电化学极化和浓度极化(自学) 电化学极化和浓度极化(自学) 3.3 共轭体系与腐蚀电位 3.4 腐蚀金属电极的极化行为 3.5 伊文思极化图及其应用 3.6 电化学腐蚀阴极过程

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热力学原理研究的是金属或合金在腐蚀 介质中的腐蚀倾向， 介质中的腐蚀倾向，无法解释腐蚀速率 的问题。 的问题。 在腐蚀的金属电极系统中，往往同时有 在腐蚀的金属电极系统中， 两个或两个以上的反应同时发生， 两个或两个以上的反应同时发生，它们 之间存在着耦合作用。研究腐蚀动力学， 之间存在着耦合作用。研究腐蚀动力学， 就要逐步研究电极表面多个电极反应同 时发生时的动力学。 时发生时的动力学。

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3.3 共轭体系与腐蚀电位 在理想条件下，电极表面只有一个电极反应发生。 在理想条件下，电极表面只有一个电极反应发生。 从理论上来讲， 从理论上来讲，一个单一金属电极是不会发生腐 蚀的。例如， 蚀的。例如，金属在相应的盐溶液中就不会发生 腐蚀，而是建立起热力学的平衡状态。 腐蚀，而是建立起热力学的平衡状态。 实际体系中，由于腐蚀介质中去极化剂的存在， 实际体系中，由于腐蚀介质中去极化剂的存在， 使金属和去极化剂总是能构成腐蚀原电池而发生 腐蚀。例如，铁浸入稀硫酸中，铁发生溶解， 腐蚀。例如，铁浸入稀硫酸中，铁发生溶解，而 同时发生氢气的析出。 同时发生氢气的析出。

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混合电位理论 (1)任何电化学反应都能分成两个 ) 或多个局部氧化反应和局部还原反 应； (2)在电化学过程中，不可能有静 )在电化学过程中， 电荷积累

ia,1 + ia , 2 = ic,1 + ic, 2

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电极反应的耦合 在一个孤立的电极上同时以相同的速度进行着一 个阳极反应和一个阴极反应的现象叫做电极反应 的耦合。这两个耦合的反应又称为共轭反应， 的耦合。这两个耦合的反应又称为共轭反应，相 应的体系成为共轭体系。 应的体系成为共轭体系。 如果阳极反应的平衡电位是φ1,阴极反应的平 如果阳极反应的平衡电位是φ 衡电位是φ 衡电位是φ2,则耦合后的结果将得到新的电极 电位φ 电位φ,并且

2 > > 1

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混合电位理论的推广—多电极体系 混合电位理论的推广 多电极体系 由两种以上金属组成的腐蚀原电池系统称为多电极腐蚀原 电池系统， 电池系统，工程上很多不均匀合金以及多金属组合体系都 是典型的多电极腐蚀原电池系统。 是典型的多电极腐蚀原电池系统。 判断该系统中各个电极的极

性以及腐蚀电流的大小，不仅 判断该系统中各个电极的极性以及腐蚀电流的大小， 有理论意义，而且有重大的实际价值。 有理论意义，而且有重大的实际价值。 多电极腐蚀电池的方法也可以利用混合电位理论： 多电极腐蚀电池的方法也可以利用混合电位理论： (1)短路的多电极系统中，各个电极的极化电位都等于该 )短路的多电极系统中， 系统的腐蚀电位。 系统的腐蚀电位。混合电位处于各个电极反应中最高的电 极电位和最低的电极电位之间，对于任何一个反应来说， 极电位和最低的电极电位之间，对于任何一个反应来说， 如果其初始电极电位高于混合电位，将作为阴极， 如果其初始电极电位高于混合电位，将作为阴极，而低于 混合电位将作为阳极。 混合电位将作为阳极。 (2)当多电极系统处于稳定状态时，系统中总的阳极电流 )当多电极系统处于稳定状态时， 等于总的阴极电流。 等于总的阴极电流。

∑i

j aj

= ∑ j icj

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3.4 腐蚀金属电极的极化行为 对处于自腐蚀状态的电极施加外部电流使 腐蚀电极发生极化。 腐蚀电极发生极化。金属腐蚀的阳极溶解 反应一般都是活化控制的， 反应一般都是活化控制的，浓度极化的影 响不显著， 响不显著，而去极化剂的阴极还原过程既 可能由活化极化控制，如氢离子还原， 可能由活化极化控制，如氢离子还原，也 可由浓度极化所控制，如氧气的还原过程。 可由浓度极化所控制，如氧气的还原过程。

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3.4.1 活化极化控制的腐蚀体系的极化行为

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3.4.2 阴极过程由浓度极化控制时腐蚀金属 电极的极化

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3.4.3 理想极化曲线与实测极化曲线 理想极化曲线：是指理想电极上得到的曲线。理想电 理想极化曲线：是指理想电极上得到的曲线。 极是指电极上只发生一个电极反应， 极是指电极上只发生一个电极反应，而且处于极化状 态时电极上仍然只发生原来的那个电极反应的电极。 态时电极上仍然只发生原来的那个电极反应的电极。 对于理想电极，开路电位就是它的平衡电位，当它作 对于理想电极，开路电位就是它的平衡电位， 为阳极时只发生原有的阳极反应， 为阳极时只发生原有的阳极反应，作为阴极时只发生 原有的阴极反应。 原有的阴极反应。这样当一个理想电极进行阳极极化 而另一个理想电极进行极化时， 而另一个理想电极进行极化时，阳极极化曲线和阴极 极化曲线将从各自的理想电极的平衡电位出发， 极化曲线将从各自的理想电极的平衡电位出发，沿不 同的途径发展， 同的途径发展，它们的交点对应的电位就是它们的混 合电位， 合电位，过了交点以后

他们仍然按各自的方向继续延 伸。

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实测极化曲线：金属腐蚀过程中，即使在最简 实测极化曲线：金属腐蚀过程中， 单的情况下电极上也有两个电极反应耦合， 单的情况下电极上也有两个电极反应耦合，这 时候测得的电极电位为混合电位。 时候测得的电极电位为混合电位。通过外加电 流实验测得的这种实际体系的极化曲线， 流实验测得的这种实际体系的极化曲线，成为 实测极化曲线。 实测极化曲线。 实测极化曲线，是从混合电位开始，分别向阴 实测极化曲线，是从混合电位开始， 极或阳极进行扫描， 极或阳极进行扫描，所得到的曲线是理想极化 曲线的组合。 曲线的组合。

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理想极化曲线的绘制方法 理想极化曲线是不能直接测量出来的，它是测得实测极化曲线 理想极化曲线是不能直接测量出来的， 的基础上得到的。 的基础上得到的。 1、根据实验数据的计算绘出理想极化曲线 、 析氢腐蚀一般测量氢气发生量 吸氧腐蚀一般测量金属腐蚀量 外推法的优点是可以避免繁杂的实验操作， 外推法的优点是可以避免繁杂的实验操作，只需测出实测 极化曲线的数据，通过作图就可得到理想极化曲线。 极化曲线的数据，通过作图就可得到理想极化曲线。缺点是在 小电流密度范围内用外推法作图时会产生较大误差， 小电流密度范围内用外推法作图时会产生较大误差，而且它只 适用于活化极化控制的体系。 适用于活化极化控制的体系。

2、实测极化曲线的外推法 、

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3.5 伊文思腐蚀极化图及其应用 3.5.1 伊文思腐蚀极化图 腐蚀极化图，是一种电位-电流图，它把表征腐蚀 腐蚀极化图，是一种电位 电流图 电流图， 电池特征的阴、 电池特征的阴、阳极理想极化曲线画在同一张图 忽略电位随时间变化的细节， 上，忽略电位随时间变化的细节，将极化曲线画 成直线 …… 此处隐藏：1187字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……